http://www.wrghar.blogspot.com..... blog mata pelajaran BIOLOGI SMA

Kloning, aplikasi dari teknologi DNA Rekombinan

2010-04-30T09:20:00.000-07:00

Memasuki abad ke-20, ditemukan penemuan-penemuan baru tentang biologi molekular. Pada awal abad ini pula, diketahui bahwa setiap makhluk hidup menggunakan DNA dan RNA untuk menyimpan dan metransfer informasi genetiknya, bahwa setiap makhluk hidup menggunakan kode genetik yang sama untuk membuat proteinnya. Pada saat itu pula, para ilmuwan-ilmuwan di bidang teknologi ini, berpikir mengenai bisa tidaknya materi gen ini dimanipulasi sedemikian rupa sehingga bisa didapatkan DNA dan RNA yang sifat genetiknya sesuai dengan yang kita inginkan. Kemudian munculah pertanyaan-pertanyaan seperti :

* Bisakah kita mentransfer suatu gen dari satu makhluk hidup ke dalam makhluk hidup lainnya dan gen tersebut bisa hidup di dalam tubuh makhluk tersebut?
* Apa kita bisa menggabungkan dua gen menjadi satu?
* Bisakah kita mengidentifikasi seseorang berdasarkan keunikan DNAnya?
* Bisakan perubahan DNA memberitahukan kita fakta-fakta tentang evolusi?
* Bisakah kita mempelajari DNA dan melihat DNA mana yang nantinya akan bermutasi menjadi penyakit?
* Bisakah kita mengidentifikasi mikroba berdasarkan genetikanya?
* Bisakah kita merekap ulang suatu DNA dari organisme dan mengaturnya sedemikian rupa sehingga organisme tersebut dapat berguna bagi manusia?

Jawaban dari semua pertanyaan diatas adalah Bisa. Namun, sebelum pertanyaan-pertanyaan ini dijawab, cara untuk memanipulasi DNA harus ditemukan. Sebenarnya, hal ini bukan merupakan tantangan yang sulit, karena pada dasarnya, DNA itu sendiri selalu dimanipulasi oleh alam. DNA tersebut di-copy, dipotong, kemudian ditanamkan lagi berulang-ulang dalam suatu sel hidup. Nature agents (zat alam yang berperan) dalam proses ini tidak lain adalah enzim.

Teknologi DNA Rekombinan atau sering disebut juga rekayasa genetika adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang. Manfaat rekayasa genetika ini adalah mengisolasi dan mempelajari masing-masing gen tentang fungsi dan mekanisme kontrolnya. Selain itu, rekayasa genetika juga memungkinkan diperolehnya suatu produk dengan sifat tertentu dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih besar daripada produksi secara konvensional.

Ada beberapa bagian terpenting yang selalu digunakan dalam rekayasa genetika.Yang pertama adalah enzim seluler dan yang kedua adalah vektor. Hal tersebut akan dibahas sebagai berikut:

1. Cellular Enzymes / Enzim seluler

Enzim yang dipakai oleh orang-orang bioteknologi dalam memanipulasi DNA diantaranya adalah enzim Endonuklease, yaitu enzim yang mengenali batas-batas sekuen nukleotida spesifik dan berfungsi dalam proses restriction atau pemotongan bahan-bahan genetik. Penggunaan enzim ini yang paling umum antara lain pada sekuen palindromik. Enzim ini dibentuk dari bakteri yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menahan penyusupan DNA, seperti genom bacteriophage.

Ada juga DNA polimerisasi, yaitu enzim yang biasa dipakai untuk meng-copy DNA. Enzim ini mengsintesis DNA dari sel induknya dan membentuk DNA yang sama persis ke sel induk barunya. Enzim ini juga bisa didapatkan dari berbagai jenis organisme, yang tidak mengherankan, karena semua organisme pasti harus meng-copy DNA mereka.

Selain DNA polimerisasi, ada juga enzim RNA polimerisasi yang berfungsi untuk ’membaca’ sekuen DNA dan mengsintesis molekul RNA komplementer. Seperti halnya DNA polimerisasi, RNA polimerisasi juga banyak ditemukan di banyak organisme karena semua organisme harus ’merekam’ gen mereka

Selanjutnya yang akan dibahas adalah enzim DNA ligase. Enzim DNA ligase merupakan suatu enzim yang berfungsi untuk menyambungkan suatu bahan genetik dengan bahan genetik yang lain. Contohnya saja, enzim DNA ligase ini dapat bergabung dengan DNA (atau RNA) dan membentuk ikatan phosphodiester baru antara DNA (atau RNA) yang satu dengan lainnya.

Kemudian, ada pula enzim reverse transcriptases yang berfungsi membentuk blue-print dari molekul RNA membentuk cDNA (DNA komplementer). Enzim ini dibuat dari virus RNA yang mengubah genom RNA mereka menjadi DNA ketika mereka menginfeksi inangnya. Enzim ini biasa dipakai ketika bertemu dengan gen eukariotik yang biasanya terpisah-pisah menjadi potongan kecil dan dipisahkan oleh introns dalam kromosom.

2. Natural Vectors / Vektor natural

Sebagai salah satu cara untuk memanipulasi DNA di luar sel, para ilmuwan dalam bioteknologi harus bisa membuat suatu tempat yang keadaannya stabil dan cocok dengan tempat DNA yang dimanipulasi. Sekali lagi, alam telah memberikan solusi dari masalah ini. Vektor disini bisa diartikan sebagai alat yang membawa DNA ke dalam sel induk barunya.

Agar suatu metode dalam rekayasa genetika dianggap berhasil, di dalam vektor, DNA hasil rekombinan seharusnya benar-benar hanya dibawa setelah sebelumnya DNA rekombinan digabungkan dengan DNA vektor melalui enzim ligase. Namun di dalam vektor, DNA rekombinan tidak termutasi lagi membentuk DNA dengan sifat baru. Contoh dari vektor natural dari alam adalah plasmid dan virus atau bacteriophage.

Kloning

Kloning berasal dari kata ‘klon’ dari bahasa Yunani yang berarti tunas muda. Pada dasarnya kloning adalah teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan yang sama sifat baik dari segi hereditasnya maupun penampakannya. Dari referensi lainnya, dikatakan kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Sumber lainnya lagi mengatakan bahwa kloning adalah teknik perbanyakan sel, jaringan atau organisme secara aseksual, bias melibatkan dua induk atau satu induk. Sehingga dapat disimpulkan,, bahwa kloning adalah suatu cara atau teknik yang menggunakan sel somatik makhluk hidup untuk membentuk turunan baru baik dari satu induk maupun dua induk yang turunannya memiliki materi genetik yang sama sifat baik dari segi hereditas maupun penampakannya yang prosesnya merupakan suatu bentuk reproduksi aseksual.

Tahapan-tahapan dalam mengkloning suatu gen adalah sebagai berikut :

Suatu fragmen DNA yang mengandung gen yang akan dikloning pertama-tama diinsersikan dulu pada molekul DNA sirkular yang disebut sector untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan atau chimoera.

Vektor kemudian bertindak sebagai pembawa DNA rekombinan tersebut untuk masuk ke dalam tuan rumah biasanya berupa bakteri, maupun sel-sel jenis lainnya yang bisa digunakan. Kemudian vector mengadakan replikasi dalam sel tuan rumah yang menghasilkan banyak turunan-turunan identik, baik vektornya sendiri, maupun gen yang dia bawa.

Ketika sel tuan rumah membelah, kopi molekul DNA rekombinan diwariskan pada progeny dan terjadi replikasi vektro selanjutnya. Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan koloni atau sel kloningan yang identik. Tiap-tiap sel dalam klon mengandung satu atau lebih kopian molekul DNA rekombinasi. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa, gen yang dibawa oleh molekul rekombinasi telah diklon.

Kloning merupakan salah satu bentuk penemuan dari para ilmuwan untuk dalam rangka perolehan keturunan yang sampai sekarang, detik ini juga, terus menerus mendapat pro dan kontra dari masyarakat. Diawali dari lahirnya dolly sebagai hewan hasil kloningan pertama, sampai munculnya isu-isu tentang bayi perempuan bernama Eve yang dikatakan merupakan manusia kloningan pertama yang pernah dibuat oleh manusia.

6.2. KLONING PADA TUMBUHAN

Sampai hari ini, diketahui sudah cukup banyak DNA hewan dan tumbuhan yang sudah dikloning. Secara singkat kloning pada sel tumbuhan (baik dari akar, batang, dan daun) bisa dilakukan dengan cara memotong organ tumbuhan yang di-inginkan. Lalu kita mencari eksplan, mengambil selnya dan memindahkan ke media berisi nutrisi agar cepat tumbuh. Eksplan ini akan menggumpal menjadi gumpalan yang bernama kalus. Kalus adalah cikal bakal akar, batang, dan daun. Kalus kemudian ditanam di media tanah dan akan menjadi sebuah tanaman baru.

Nama lain dari kloning pada tumbuhan adalah kultur jaringan, yaitu suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna kembali.

Ada dua teori dasar yang berpengaruh dalam kultur jaringan. Yang pertama adalah teori bahwa sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut. Yang kedua adalah teori totipotensi sel atau Total Genetic Potential. Artinya, setiap sel yang memiliki potensi genetik mampu memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi suatu tanaman lengkap.

Dalam kultur jaringan ada beberapa factor yang mempengaruhi regenerasi tumbuhannya, yaitu :

1. Bentuk regenerasi dalam kultur in vitro, seperti pucuk adventif atau embrio somatiknya
2. Eksplan, yaitu bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Yang penting dalam eksplan ini adalah factor varietas, umur, dan jenis kelaminnya. Bagian yang sering menjadi ekspan adalah pucuk muda, kotiledon, embrio, dan sebagainya.
3. Media tumbuh, karena di dalam media tumbuh terkandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media.
4. Zat pengatur tumbuh tanaman. Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan zat ini adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu.
5. Lingkungan Tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur.

Skema proses Kultur Jaringan secara singkat

6.3. KLONING PADA HEWAN
Domba Dolly : Mamalia yang pertama kali dikloning melalui sel induk dewasanya

Kloning hewan adalah suatu proses dimana keseluruhan organisme hewan dibentuk dari satu sel yang diambil dari organisme induknya dan secara genetika membentuk individu baru yang identik sama. Artinya, hewan kloning ini adalah duplikat yang persis sama baik dari segi sifat dan penampilannya seperti induknya, dikarenakan adanya kesamaan DNA.

Di alam, sebenernya kloning bisa saja terjadi. Reproduksi aseksual pada beberapa jenis organisme dan penemuan mengenai munculnya sel kembar dalam satu telur juga merupakan apa yang disebut dengan kloning. Dengan kemajuan bioteknologi sekarang ini, bukan mustahil untuk menciptakan lebih lanjut mengenai kloning pada hewan.

Pertama kali para ilmuwan berusaha membentuk sel kloning pada hewan tidak berhasil selama bertahun-tahun lamanya. Kesuksesan pertama yang diraih oleh ilmuwan pada saat mereka berhasil mengkloning seekor kecebong dari sel embrio di tubuh katak dewasa. Namun demikian, kecebong tersebut tidak pernah berhasil tumbuh menjadi katak dewasa. Kemudian, dengan menggunakan nuclear trasnfer di sel embrio, para ilmuwan mulai melakukan penelitian terhadap kloning hewan mamalia. Tapi sekali lagi, hewan-hewan tersebut tidak pernah mencapai hidup yang panjang.

Skema kloning pada Hewan

Kloning pertama yang berhasil diujicobakan dan bisa bereproduksi adalah seekor domba yang dinamakan Dolly. Dolly ditemukan oleh Ian Wilmut dan kawan-kawanya di Skotlandia pada tahun 1997. Tapi tidak sama dengan uji coba kloning sebelumnya yang menggunakan sel embrio, kloning dolly menggunakan sel dari domba dewasa. Karena sel domba dewasa ini dianggap sudah tua, maka, dolly pun jadi berumur pendek, walau tidak sependek hewan lain hasil kloningan dengan menggunakan sel embrio.

Sekarang ini, para ilmuwan sudah sukses mengkloning banyak hewan seperti tikus, kucing, kuda, babi, anjing, rusa, dan sebagainya dari sel embrio maupun sel non-embrio, tergantung dari tujuan pengkloningan tersebut. Jika, diharapkan hewan hasil kloning yang bisa bereproduksi, maka digunakanlah sel non-embrio, sedangkan jika diharapkan hewan kloning yang tidak harus bisa bereproduksi, maka digunakan sel embrio.

Proses kloning hewan melalui tahap berikut, yaitu mengekstrak nukleus DNA dari suatu sel embrio kemudian ditanamkan dalam sel telur yang sebelumnya intinya sudah dihilangkan. Kadang-kadang proses ini distimulasi oleh manusia menggunakan alat dan bahan-bahan kimia. Sel telur yang sudah dibuahi ini kemudian dimasukkan kembali ke dalam tubuh sel hewan inangnya dan membentuk sifat yang identik.

Beberapa ilmuwan menjadikan hewan hasil kloningan yang tidak bisa bereproduksi sebagai bahan pangan. Namun baru-baru ini, diberitakan bahwa hewan hasil kloning, tidak layak untuk dikonsumsi sebagai makanan manusia walau belum ada bukti pasti mengenai hal tersebut. Penelitian lebih lanjut mengenai hal ini masih terus dilakukan.

6.4. KLONING PADA MANUSIA

Setelah sukses dengan teknologi kloning hewan menyusui, sekarang hanya tinggal menunggu waktu, timbulnya kabar yang melaporkan lahirnya manusia hasil kloning. Contohnya saja pada ”Eve”, yang dikabarkan adalah bayi perempuan pertama hasil kloning, namun kebenaran beritanya masih belum bisa dipastikan. Ada lagi berita mengenai hasil kloning permintaan dari pasangan homoseksual dari Belanda. Namun, bukti-bukti konkrit mengenai manusia hasil kloningannya sama sekali tidak ada.

Beberapa sumber menyebutkan, para peneliti tersebut beralasan bahwa hal ini menyangkut pribadi sekaligus melanggar privasi dari pendonor gen jika diberitakan secara luas. Mungkin saja, penyembunyian berita-berita seperti ini dilakukan, karena masih banyaknya kontroversi serta pro dan kontra yang terjadi di masyarakat mengenai pengkloningan manusia yang dianggap melanggar kodrat alam dan tidak sesuai dengan etika yang dianut dari agama.

Proses kloning pada manusia, sebenarnya tidak memiliki banyak perbedaan dengan bayi tabung atau in vitro fertilization. Dalam proses ini, sperma sang suami dicampur ke dalam telur sang istri dengan proses in vitro di dalam tabung kaca.

Gambaran kasar kloning manusia

Setelah sperma tumbuh menjadi embrio, embrio tersebut ditanamkan kembali ke dalam tubuh si ibu, atau perempuan lain yang menjadi ’ibu tumpang’. Bayi yang lahir secara biologis merupakan anak suami-istri tadi, walaupun dilahirkan dari rahim perempuan lain.

Proses kloning manusia dapat dijelaskan secara sederhana sebagai berikut :

* Mempersiapkan sel stem : suatu sel awal yang akan tumbuh menjadi berbagai sel tubuh. Sel ini diambil dari manusia yang hendak dikloning.
* Sel stem diambil inti sel yang mengandung informasi genetic kemudian dipisahkan dari sel.
* Mempersiapkan sel telur : suatu sel yang diambil dari sukarelawan perempuan kemudian intinya dipisahkan.
* Inti sel dari sel stem diimplantasikan ke sel telur
* Sel telur dipicu supaya terjadi pembelahan dan pertumbuhan. Setelah membelah (hari kedua) menjadi sel embrio.
* Sel embrio yang terus membelah (disebut blastosis) mulai memisahkan diri (hari ke lima) dan siap diimplantasikan ke dalam rahim.
* Embrio tumbuh dalam rahim menjadi bayi dengan kode genetik persis sama dengan sel stem donor

Laboratorium DNA

2010-04-28T00:31:00.000-07:00

Laboratorium DNA

Setiap orang memiliki DNA yang berbeda satu dengan lainnya. Keunggulan ini menjadikan setiap orang dapat terdeteksi kode genetikanya bila dianalisis di laboratorium DNA.

Sering terperangah saat menyaksikan aksi Crime Scene Investigation (CSI) di layar kaca? Serial televisi AS itu memang menceritakan lika-liku kehidupan tim forensik kepolisian dalam mengungkap modus maupun motif kejahatan.

Dalam tiap episodenya, mereka selalu menggunakan teknologi canggih dan ilmu pengetahuan molekuler untuk melacak petunjuk dari tempat kejadian perkara (TKP) guna memecahkan kasus.

Salah satu metode pelacakan yang digunakan adalah mengidentifikasi asam deoksiribonukleat atau lebih dikenal dengan DNA (deoxyribose nucleic acid). DNA adalah sejenis asam nukleat yang digolongkan biomolekul utama penyusun berat kering suatu organisme.

Di Indonesia, Polri telah memiliki secara penuh laboratorium forensik DNA (lab DNA) canggih yang baru saja dihibahkan oleh Australian Federal Police (AFP). Laboratorium DNA itu senilai dua juta dollar Australia.

Dengan proyek yang telah dibangun sejak 5 Oktober 2006 tersebut, pengungkapan kejahatan yang menyangkut dengan bukti genetika menjadi lebih mungkin untuk dipecahkan. Seberapa besar peran lab DNA untuk membantu kerja Polri di bidang forensik?

Secara garis besar, tiap organisme pasti memiliki DNA yang umumnya terletak di inti sel. Peran DNA itu adalah sebagai sebuah materi genetik, tempat menyimpan cetak biru dari segala aktivitas sel. Sebab, segala gerak-gerik sel terekam lewat DNA. Maka asam itu mengandung informasi vital bagi organisme.

Bila struktur DNA berubah sedikit saja, maka memberikan konsekuensi besar pada keberlangsungan hidup organisme. Dan jika DNA kemudian hancur saat dalam perbaikan strukturnya, maka dipastikan sel organisme turut mati.

Manusia terdiri terdiri dari 23 sel pasang kromosom. Satu pasang kromosom berasal dari ibu, dan lainnya didapatkan dari ayah. Dengan kata lain, kombinasi keduanya menimbulkan keunikan pada individu tersebut, kecuali pada kasus kembar identik. Sangat mustahil mendapatkan satu individu memiliki DNA yang sama dengan individu lainnya.

Ini menjadikan teknologi pelacakan DNA menjadi komponen utama untuk penemuan bukti di TKP.

Beberapa tahun terakhir, bukti DNA telah menjadi suatu yang sahih dalam sistem hukum kriminal di dunia. Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang berada di darah, semen, kulit, liur, atau rambut yang tercecer di TKP untuk mengidentifikasi tersangka. Proses tersebut dinamakan fingerprinting genetika atau pemprofilan DNA (DNA profiling).

Dalam pemprofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats (STR) dan minisatelit dibandingkan. Banyak institusi hukum membutuhkan bank data DNA terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Oleh karena itu, kini tiap lembaga penegakan hukum sebenarnya telah diwajibkan memiliki laboratorium DNA yang kompeten untuk pelacakan.

Langkah Eksaminasi

Ada 94 item dalam lab DNA. Namun tiga item yang paling utama dalam pelaksanaan identifikasi, yakni 3130 dan 3130 XL, real time dan polymerase chain reaction (PCR). 3130 XL memiliki fungsi untuk mendeteksi DNA seseorang sedangkan real time digunakan untuk menimbang DNA hingga satu per satu miliar gram.

Sedangkan eksaminasi DNA terdiri dari empat langkah. Pertama, proses ekstraksi atau perpindahan DNA dari sampel biologisnya. Misalnya, penemuan barang bukti berupa helai rambut. Di laboratorium, mitokondrial DNA yang tertanam dalam rambut dipisahkan. Kemudian, DNA yang terpisah ini harus diamplifikasi melalui proses polymerase chain reaction (PCR). PCR merupakan teknik yang berguna untuk membuat salinan DNA.

PCR memungkinkan sejumlah kecil urutan DNA tertentu disalin jutaan kali untuk diperbanyak sehingga mudah dianalisis.

PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi (penggandaan). Namun, tidak seperti pada organisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen DNA yang pendek, biasanya hanya sampai dengan 10 kilo base pairs (pasang basa).

Proses perbanyakan DNA oleh PCR membutuhkan serangkaian siklus temperatur yang berulang. Karena itu, DNA harus melewati tiga tahapan. Pertama, denaturasi cetakan DNA pada temperatur 94 sampai 96 derajat celsius. Di sini, utas ganda DNA dipisahkan menjadi dua utas tunggal.

Setelah terpisah, dilakukan penurunan temperatur sampai 45 hingga 60 derajat celcius. Proses itu memungkinkan terjadi penempelan primer dengan utas tunggal DNA yang tercetak. Primer merupakan hasil penempelan utas tunggal yang rangkaiannya menentukan daerah yang hendak disalin.

Tahap PCR yang terakhir adalah tahap ekstensi atau pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polymerase. Temperatur pada tahap ini bergantung pada jenis DNA polimerase yang digunakan. Akhirnya, satu siklus PCR akan menggandakan jumlah molekul yang dicetak dari DNA atau DNA target. Itulah sebabnya setiap utas baru yang telah tersintesis akan berperan sebagai cetakan pada siklus selanjutnya.

Langkah ketiga dalam proses eksaminasi, para ahli forensik menentukan rangkaian DNA dari sampel tersebut. Terakhir, hasil temuan yang didapat dari ketiga proses tersebut dibandingkan dengan urutan database yang dimiliki oleh bank data dalam institusi hukum itu. Ini bisa dikatakan sebagai rangkaian analisis short tandem repeat (STR).

Analisis STR menguji seberapa sering pasang basa mengulang pada lokasi spesifik di helai DNA. Pengulangan itu bisa saja terjadi di dinucleotide, trinucleotide, tetranucleotide, atau pentanucleotide. Investigator biasanya melihat pada pengulangan di tetranucleotide atau pentanucleotide karena memiliki akurasi yang lebih menonjol.

Langkah-langkah itu memang membutuhkan tenaga kerja yang lumayan ahli dan banyak. Untuk mengaktifkan lab DNA itu, Polri didukung 15 tenaga ahli dengan 257 staf. Seluruhnya merupakan putra bangsa, namun untuk pelatihan dibantu pihak Australia. Berbeda dengan di beberapa negara lain yang telah memiliki kecanggihan di atas rata-rata, langkah identifikasi DNA dapat dilakukan oleh robot atau mesin.
hag/L-4

DNA fingerprint

2010-04-27T05:11:00.000-07:00

Di Indonesia, DNA fingerprint mencuat namanya sebagai cara identifikasi kejahatan dan korban yang telah hancur setelah terjadi peristiwa peledakan bom di tanah air seperti kasus bom Bali, bom Marriot, peledakan bom di depan Kedubes Australia dan lain-lain. Pengunaan informasi DNA fingerprint di Indonesia boleh dibilang masih sangat baru sedangkan di negara-negara maju, hal ini telah biasa dilakukan.

DNA fingerprint
Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah salah satu jenis asam nukleat. Asam nukleat merupakan senyawa-senyawa polimer yang menyimpan semua informasi tentang genetika. Penemuan tehnik Polymerase Chain Reaction (PCR) menyebabkan perubahan yang cukup revolusioner di berbagai bidang. Hasil aplikasi dari tehnik PCR ini disebut dengan DNA fingerprint yang merupakan gambaran pola potongan DNA dari setiap individu. Karena setiap individu mempunyai DNA fingerprint yang berbeda maka dalam kasus forensik, informasi ini bisa digunakan sebagai bukti kuat kejahatan di pengadilan.

DNA yang biasa digunakan dalam tes adalah DNA mitokondria dan DNA inti sel. DNA yang paling akurat untuk tes adalah DNA inti sel karena inti sel tidak bisa berubah sedangkan DNA dalam mitokondria dapat berubah karena berasal dari garis keturunan ibu, yang dapat berubah seiring dengan perkawinan keturunannya. Dalam kasus-kasus kriminal, penggunaan kedua tes DNA diatas, bergantung pada barang bukti apa yang ditemukan di Tempat Kejadian Perkara (TKP). Seperti jika ditemukan puntung rokok, maka yang diperiksa adalah DNA inti sel yang terdapat dalam epitel bibir karena ketika rokok dihisap dalam mulut, epitel dalam bibir ada yang tertinggal di puntung rokok. Epitel ini masih menggandung unsur DNA yang dapat dilacak.

Untuk kasus pemerkosaan diperiksa spermanya tetapi yang lebih utama adalah kepala spermatozoanya yang terdapat DNA inti sel didalamnya. Sedangkan jika di TKP ditemukan satu helai rambut maka sampel ini dapat diperiksa asal ada akarnya. Namun untuk DNA mitokondria tidak harus ada akar, cukup potongan rambut karena diketahui bahwa pada ujung rambut terdapat DNA mitokondria sedangkan akar rambut terdapat DNA inti sel. Bagian-bagian tubuh lainnya yang dapat diperiksa selain epitel bibir, sperma dan rambut adalah darah, daging, tulang dan kuku.

Metode analisis DNA fingerprint
Sistematika analisis DNA fingerprint sama dengan metode analisis ilmiah yang biasa dilakukan di laboratorium kimia. Sistematika ini dimulai dari proses pengambilan sampel sampai ke analisis dengan PCR. Pada pengambilan sampel dibutuhkan kehati-hatian dan kesterilan peralatan yang digunakan. Setelah didapat sampel dari bagian tubuh tertentu, maka dilakukan isolasi untuk mendapatkan sampel DNA. Bahan kimia yang digunakan untuk isolasi adalah Phenolchloroform dan Chilex. Phenolchloroform biasa digunakan untuk isolasi darah yang berbentuk cairan sedangkan Chilex digunakan untuk mengisolasi barang bukti berupa rambut. Lama waktu proses tergantung dari kemudahan suatu sampel di isolasi, bisa saja hanya beberapa hari atau bahkan bisa berbulan-bulan.

Tahapan selanjutnya adalah sampel DNA dimasukkan kedalam mesin PCR. Langkah dasar penyusunan DNA fingerprint dengan PCR yaitu dengan amplifikasi (pembesaran) sebuah set potongan DNA yang urutannya belum diketahui. Prosedur ini dimulai dengan mencampur sebuah primer amplifikasi dengan sampel genomik DNA. Satu nanogram DNA sudah cukup untuk membuat plate reaksi. Jumlah sebesar itu dapat diperoleh dari isolasi satu tetes darah kering, dari sel-sel yang melekat pada pangkal rambut atau dari sampel jaringan apa saja yang ditemukan di TKP. Kemudian primer amplifikasi tersebut digunakan untuk penjiplakan pada sampel DNA yang mempunyai urutan basa yang cocok. Hasil akhirnya berupa kopi urutan DNA lengkap hasil amplifikasi dari DNA Sampel.

Selanjutnya kopi urutan DNA akan dikarakterisasi dengan elektroforesis untuk melihat pola pitanya. Karena urutan DNA setiap orang berbeda maka jumlah dan lokasi pita DNA (pola elektroforesis) setiap individu juga berbeda. Pola pita inilah yang dimaksud DNA fingerprint. Adanya kesalahan bahwa kemiripan pola pita bisa terjadi secara random (kebetulan) sangat kecil kemungkinannya, mungkin satu diantara satu juta. Finishing dari metode ini adalah mencocokkan tipe-tipe DNA fingerprint dengan pemilik sampel jaringan (tersangka pelaku kejahatan)

Faktor Penentu Keberhasilan Analisa DNA sequencing

2010-04-27T00:31:00.000-07:00

Sequencing DiagramAnalisa DNA sequencing merupakan salah satu tools yang sangat penting dalam mengungkap rahasia genetik di balik kehidupan. Banyak sekali penelitian life science yang melibatkan analisa ini. Pencapaian terbesar teknologi DNA sequencing saat ini adalah terungkapnya urutan basa nukleotida yang menyusun genom manusia. Para peneliti yang menggunakan tools ini seringkali menghadapi masalah dalam melakukan analisa, output yang dihasilkan seringkali tidak memuaskan. DNA sequencing menggunakan elektrophoresis kapiler merupakan teknologi kunci pada laboratorium-laboratorium life science. Berikut ini adalah beberapa hal yang penting untuk diketahui yang menjadi faktor penentu keberhasilan analisa DNA Sequencing.

Ekstraksi DNA untuk DNA sequencing

Ekstraksi DNA adalah langkah pertama yang sangat penting dalam langkah-langkah kerja analisis DNA sequencing. Kualitas secara keseluruhan, akurasi dan panjang pembacaan urutan basa DNA dapat dipengaruhi secara signifikan oleh karakter sample itu sendiri, dan metode yang dipakai untuk ekstraksi DNA. Mengisolasi DNA dengan kualitas tinggi dari berbagai jenis sample memiliki tantangan tersendiri, dan metode yang ideal akan beragam bergantung pada jenis jaringan/tissue (termasuk darah), bagaimana ia diperoleh dari sumbernya, dan bagaimana sample ditangani atau disimpan sebelum diekstrak. Metode untuk isolasi asam nukleat sering dikerjakan menggunakan penghancuran mekanik atau metode kimiawi, yang kadang-kadang juga terotomatisasi. Baik metode ekstraksi manual maupun otomatis yang digunakan, kita harus berhati-hati untuk meminimalisir degradasi DNA, dengan menghindari ekspos terhadap panas, cahaya, freeze-thaw yang berulang-ulang dan vortex. Selanjutnya, laboratorium harus diatur sedemikian rupa untuk meminimalisir kemungkinan kontaminasi silang diantara sample.
Desain Primer dan Amplifikasi

Urutan kerja DNA sequencing secara umum mengharuskan kita mengamplifikasi hasil ekstraksi DNA sample sebelum disekuen. Untuk mengamplifikasi DNA sample, kita membutuhkan DNA polymerase, nukleotida (dNTP), buffer reaksi, primer dan sebuah thermal cycler.
Sequencing Chemistries

Cycle sequencing merupakan metode sederhana yang mana terdiri atas proses denaturasi, annealing dan ekstensi yang berulang-ulang dalam sebuah mesin thermal cycler, menghasilkan amplifikasi linear produk-produk ekstensi. Produk ini kemudian diinjeksikan ke dalam sebuah kapiler. Untuk Applied Biosystems, ada 2 kategori pendekatan sequencing chemistry: Dye Primer Chemistry dan Dye Terminator chemistry.

Gambar 1: Cycle Sequencing

Sequencing menggunakan Dye Primers

Ketika menggunakan sequencing chemistry berbasis dye primer, dilakukan empat reaksi terpisah. Setiap reaksi dilabel pada ujung 5′-nya dengan menggunakan dye fluorescent yang berbeda. Masing-masing keempat reaksi ini akan mengandung apakah primer yang dilabel warna biru, hijau, kuning atau merah. Warna setiap reaksi berkorespondensi dengan A, C, G atau T. Dideoksiribonukleotida (ddNTP) terdapat dalam setiap campuran reaksi, dan menterminasi sintesis DNA secara acak, menghasilkan fragmen-fragmen DNA dengan panjang yang bervariasi. Karena digunakan primer yang dilabel fluorescent untuk ekstensi, seluruh fragmen yang diterminasi terlabel fluorescent. Setelah beberapa siklus yang cukup untuk terbentuknya produk ekstensi yang optimal, keempat reaksi tersebut digabungkan dan dielektroforesis menggunakan satu kapiler pada mesin Genetic Analyzer (gambar 2).

Gambar 2: Satu siklus dye primer cycle sequencing

Sequencing menggunakan Dye Terminators

DNA sequencing fluorescent dapat juga dilakukan menggunakan suatu bahan kimia dimana pewarna (dye) terikat pada ddNTP, sehingga membutuhkan hanya satu tabung reaksi per sample, bukan empat. Karena hanya membutuhkan satu tabung reaksi untuk reaksi dye terminator, bahan kimia ini lebih simple untuk digunakan dibanding dye primer chemistry. Template DNA, primer tak dilabel, buffer, empat jenis dNTP, empat jenis ddNTP yang terlabel fluorescent, dan DNA polymerase ditambahkan ke dalam tabung reaksi. Fragmen-fragmen yang berfluorescent terbentuk karena inkorporasi ddNTP yang terlabel pewarna. Masing-masing ddNTP yang berbeda (ddATP, ddCTP, ddGTP, atau ddTTP) akan membawa sebuah warna dye yang berbeda. Dengan demikian semua fragmen yang diterminasi (yang berujung sebuah ddNTP), mengandung sebuah dye pada ujung 3′-nya (gambar 3).

Gambar 3: Satu Siklus Dye Terminator Cycle Sequencing

BigDye® Cycle Sequencing Chemistries

BigDye® primers dan terminators mengutilisasi molekul-molekul transfer energi tunggal, yang mencakup sebuah pewarna (dye) donor dan akseptor energi yang terhubung oleh sebuah penghubung (linker) transfer energi yang sangat efisien. Dalam struktur molekul BigDye®, akseptornya adalah sebuah dye dichlororhodamine. Dye dichlororhodamine (dRhodamine) merupakan suatu penyempurnaan atas dye rhodamine konvensional. dRhodamine terpisah lebih baik secara spektral — terdapat overlap spektral yang jauh lebih sedikit pada panjang gelombang eksitasi maksimumnya, dan produk sequencing yang dihasilkan memperlihatkan background noise yang jauh berkurang. Sehingga menghasilkan signal yang lebih bersih dan akurasi base calling yang lebih besar pada pembacaan yang lebih panjang. Suatu linker transfer energi meng-couple fluorescein donor dan dye dRhodamine akseptor untuk transfer energi yang efisien dalam satu molekul tunggal. Dye yang lebih terang dan bersih ini menghasilkan sebuah sequencing chemistry yang sesuai untuk kebanyakan aplikasi.

Pemurnian sample

Setelah reaksi sequencing, sangat penting untuk membuang dye terminators yang tidak menempel dan garam-garam yang dapat berkompetisi saat injeksi elektrophoresis kapiler. Terminator yang tidak menempel dapat turut bermigrasi bersama template sequencing, mengakibatkan basecalling errors dan kelebihan garam mengakibatkan rasio signal-to-noise menjadi buruk.

Elektroforesis

Pada proses elektroforesis kapiler, produk-produk reaksi cycle sequencing diinjeksikan secara elektrokinetik ke dalam kapiler yang diisi dengan polimer. Dengan diberikannya tegangan listrik tinggi maka fragmen DNA yang bermuatan negatif akan bergerak melalui polimer di dalam kapiler menuju elektroda positif. Dengan diberikannya tegangan listrik tinggi maka fragmen DNA yang bermuatan negatif akan bergerak melalui polimer di dalam kapiler menuju elektroda positif (gambar 4). Elektroforesis kapiler dapat memisahkan molekul DNA yang memiliki perbedaan bobot molekul hanya satu nukleotida.

Gambar 4: Fragmen DNA yang dilabel fluorescent bergerak melalui sebuah kapiler

Gambar 5: Fragmen DNA melewati sebuah sinar laser dan detektor optis.

Beberapa saat sebelum mencapai elektroda positif, fragmen DNA terlabel fluorescent yang terpisah berdasarkan ukuran, bergerak melalui lintasan sinar laser. Sinar laser menyebabkan dye pada fragmen berpendar. Sebuah alat pendeteksi optis pada mesin DNA analyzer mendeteksi fluorescent (gambar 5). Software Data Collection mengkonversi signal fluorescent menjadi data digital, kemudian merekam datanya dalam sebuah file *.ab1. Karena masing-masing dye mengemisikan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda ketika tereksitasi oleh laser, sehingga keempat warna yang mewakili keempat basa dapat dideteksi dan dibedakan dalam satu injeksi kapiler.

Analisa Data

Setelah elektroforesis, software Data Collection membuat sebuah file sample dari data mentah. Dengan menggunakan aplikasi software, analisa data selanjutnya diperlukan untuk menterjemahkan image data warna yang diperoleh menjadi basa-basa nukleotida yang berhubungan.

Analisa Primer

Tool-tool ini mengkonversi gambar yang diperoleh selama Data Collection menjadi empat warna, yang merepresentasikan keempat basa nukleotida yang berhubungan (gambar 1). Sebagai contoh, Software Sequence Analysis adalah perangkat analisa primer yang harus digunakan setelah pengumpulan data selesai. Aplikasi software Sequence Analysis memungkinkan pengguna untuk melakukan basecall dan basecall ulang, memotong ujung data, menampilkan, menyunting dan mencetak file-file sample. Software analisa primer memproses data mentah pada file *.ab1 menggunakan algoritma dan menerapkan pengaturan analisa berikut kepada hasil:

Basecalling

Basecaller yang dipilih memproses signal-signal fluorescent, kemudian menetapkan suatu basa kepada setiap peak (A, C, G, T, atau N). Jika digunakan KB™ basecaller, software ini juga menyediakan prediksi nilai kualitas per basa, basecalling campuran tambahan dan identifikasi otomatis sample-sample yang gagal.

Gambar 5: Fragmen DNA melewati sebuah sinar laser dan detektor optis.

Koreksi Pergeseran Mobility

File Mobility mengkompensasi perubahan dalam mobilitas fragmen DNA yang disebabkan oleh molekul dye yang terikat pada fragmen DNA dan mengubah penetapan warna basa-basa bergantung pada jenis chemistry yang digunakan untuk melabel DNA.

Quality Value (QV)

Jika menggunakan KB basecaller untuk analisa, software memberikan suatu QV untuk setiap basa. QV memprediksi probabilitas suatu galat basecall. Contohnya, suatu QV 20 memprediksi tingkat galat 1%. Algoritma pemrediksi kualitas dikalibrasi untuk memperoleh QV yang memenuhi hubungan standar-industri yang ditetapkan oleh software Phred. Jika alur kerja kita mencakup analisa menggunakan software Phred untuk memberikan QV setelah data di-basecall, kita dapat menyederhanakan workflow dan menggunakan KB Basecaller saja. KB Basecaller dapat melakukan basecalling dan memberikan QV. Kemudian, kita dapat membuat file *.phd.1 atau *.scf menggunakan KB Basecaller untuk diintegrasikan dengan workflow kita.

Analisa Sekunder

Tool-tool ini memungkinkan kita untuk lebih menyempurnakan hasil. Algoritma dalam produk-produk software analisa sekunder melakukan sejumlah aplikasi pendukung fungsi-fungsi seperti deteksi mutasi dan genotyping, dan menghasilkan output-output grafis.

Diterjemahkan dengan modifikasi dari situs www.appliedbiosystems.com

Mengenal Teknik DNA Sequencing

2010-04-25T18:38:00.001-07:00

Informasi genetik pada suatu makhluk hidup tersimpan pada DNA-nya. Nah, untuk mengetahui informasi genetik tersebut digunakan teknik DNA Sequencing, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan urutan basa nukleotida (adenine, guanine, cytosine dan thymine) pada molekul DNA. Saat ini teknik DNA Sequencing sudah memasuki tahap baru yang mengarah pada large scale atau high-throughput sequencing, jutaan bahkan miliaran basa nukleotida DNA dapat ditentukan urutannya dalam sekali run saja.

Meskipun begitu, teknik lama berbasis chain-termination masih umum digunakan, bahkan sangat efisien untuk menentukan sekuen DNA fragmen pendek (masih dalam hitungan kilobasa). Jadi ditemukannya teknik DNA Sequencing yang lebih canggih tidak serta merta bakal menggusur mesin-mesin capillary sequencing yang sudah “merajalela” di berbagai laboratorium biologi molekuler di seluruh dunia.

Prinsip dasar dan protokol DNA sequencing berbasis metode chain-termination menggunakan mesin automated capillary sequencer.

Prinsip Dasar DNA Sequencing

DNA sequencing menggunakan metode PCR (Polymerase Chain Reaction) sebagai pijakannya. DNA yang akan ditentukan urutan basa ACGT-nya dijadikan sebagai cetakan (template) untuk kemudian diamplifikasi menggunakan enzim dan bahan-bahan yang mirip dengan reaksi PCR, namun ada penambahan beberapa pereaksi tertentu. Proses ini dinamakan cycle sequencing.
cycle-sequencing

Proses Cycle Sequencing (Image from appliedbiosystems.com)

Jadi yang membedakan cycle sequencing dengan PCR biasa adalah:

* Primer yang digunakan hanya satu untuk satu arah pembacaan, tidak dua (sepasang) seperti PCR
* ddNTPs (dideoxy-Nucleotide Triphosphate) adalah modifikasi dari dNTPs dengan menghilangkan gugus 3′-OH pada ribosa.

Struktur molekul dNTP dan ddNTP, perhatikan bedanya (Image from csa.fi.it)

Saat proses ekstensi, enzim polimerase akan membuat rantai baru DNA salinan dari template dengan menambahkan dNTP-dNTP sesuai dengan urutan pada DNA cetakannya. Nah, jika yang menempel adalah ddNTP, maka otomatis proses polimerisasi akan terhenti karena ddNTP tidak memiliki gugus 3′-OH yang seharusnya bereaksi dengan gugus 5′-Posfat dNTP berikutnya membentuk ikatan posfodiester.

Pada akhir cycle sequencing, yang dihasilkan adalah fragmen-fragmen DNA dengan panjang bervariasi. Jika fragmen-fragmen tersebut dipisahkan dengan elektroforesis, maka akan terpisah-pisah dengan jarak antar fragmennya satu basa-satu basa. Lalu bagaimana caranya menentukan urutan basa DNA dari produk cycle sequencing ini?

Cara Klasik

Metode yang pertama kali dikembangkan oleh Frederick Sanger pada tahun 1975, yaitu dengan melakukan reaksi cycle sequencing pada empat tabung terpisah yang masing-masing berisi semua pereaksi yang dibutuhkan. Khusus untuk ddNTP, yang ditambahkan hanya 1 jenis untuk setiap tabung. Setiap tabung diberi tanda, A jika yang ditambahkan adalah ddATP, G jika ddGTP, C jika ddCTP dan T jika ddTTP.

Setelah reaksi cycle sequencing selesai, keempat hasil reaksi tersebut dilarikan pada gel electrophoresis sehingga fragmen-fragmen yang dihasilkan dapat terpisah. Urutan basa DNA dapat ditentukan dengan mengurutkan fragmen yang muncul dimulai dari yang paling bawah (paling pendek). Fragmen DNA dapat divisualisasi karena primer yang digunakan dilabel dengan radioaktif atau fluorescent. Pada teknik lain, bukan primer yang dilabel melainkan dNTP.
sanger-sequencing-method

Prinsip Sanger Method dengan primer labelling (Image from noaa.gov)

Dye Primers dengan Label Berbeda

Agar proses pemisahan fragmen pada gel electrophoresis bisa digabung dalam 1 lajur saja, digunakanlah pelabel fluorescent dengan 4 warna berbeda untuk setiap reaksi cycle sequencing.
dye-primer-sequencing

Prinsip Sanger Method dengan primer fluorescent labelling yang berbeda-beda (Image from appliedbiosystems.com)

Dengan teknik ini visualisasi dan penentuan urutan basa dapat dilakukan dengan lebih mudah karena keempat reaksi dipisahkan dalam satu lajur electrophoresis dengan 4 warna berbeda. Coba bandingkan cara ini dengan cara sebelumnya, lebih mudah mana membacanya?
Radioactive Fluorescent Seq

Pembacaan sekuen DNA, lebih mudah mana? (Image from wikipedia.org)

Dye-Terminators Sequencing

Cara yang lebih simple akhirnya ditemukan juga. Para ilmuwan cerdas menemukan cara untuk melabel ddNTP dengan 4 label fluorescent yang berbeda-beda untuk ddATP, ddCTP, ddGTP dan ddTTP. Dengan demikian, reaksi cycle sequencing dapat dilakukan dalam 1 tabung reaksi dan dirun pada satu lajur gel electrophoresis saja. Sangat simple dan cepat.
dye-terminator-sequencing

Prinsip Sanger Method dengan dye dideoxy terminator (Image from appliedbiosystems.com)

Dengan ditemukannya mesin Automated Capillary Sequencer, proses pemisahan fragmen dan pembacaan urutan basa DNA dapat dilakukan dengan lebih simple, cepat dan terotomatisasi. Jumlah kapiler pada mesin ini bervariasi, mulai dari 1, 4, 16, 48 hingga 96 kapiler dalam satu mesin, semakin banyak jumlah kapiler, semakin banyak pula jumlah sampel DNA yang bisa ditentukan urutan basanya.

Hasil pembacaan mesin sequencer disebut electropherogram, yaitu peak-peak berwarna yang menunjukkan urutan basa DNA-nya.
electropherogram

Contoh Electropherogram (image from ggpht.com)

Teknik DNA Sequencing yang berbasis fragment analysis saat ini tidak hanya digunakan untuk menentukan urutan basa-basa DNA semata, tapi bisa dikembangkan untuk berbagai aplikasi, seperti penentuan SNP (Single Nucleotide Polymorphism), analisa keragaman genetik seperti DNA Microsatellite dan AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism), community analysis seperti tRFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) dan segudang aplikasi lainnya. Banyaknya aplikasi DNA Sequencing kapiler ini menunjukkan bahwa metode ini –meskipun kini tergolong “lambat” setelah ditemukannya high-throughput sequencing– akan tetap jadi primadona dan andalan para life-scientist di seluruh dunia. Dan tak heran pula jika Frederick Sanger menerima hadiah Nobel bidang kimia untuk kedua kalinya di tahun 1980 atas penemuannya ini.

Sumber:

* Wikipedia
* Applied Biosystems
* Sumber-sumber lainnya

STRATEGI BELAJAR MENGAJAR

2010-04-20T09:24:00.000-07:00

Manajemen Kelas
Prinsip Agar Manajemen Kelas Berhasil
1. Bekerja dengan tingkah laku yang membuat kelas lebih efektif.
2. Belajar mengajar siswa tetapi juga manajemen tingkah lakunya sendiri.
3. Siswa itu mempelajari untuk ditugasi.
Teknik Mengontrol Kelas Lebih Baik
1. Fokus pada seisi kelas.
2. Tidak terlalu banyak bicara.
3. Lebih pada situasi yang tenang.
4. Gunakan suara yang lembut agar siswa mendengarkan apa yang disampaikan.
5. Berikan instruksi langsung kepada siswa.
6. Mengontrol siswa pada saat membentuk grup.
7. Berputar dalam kelas.
8. Berikan pengutan non verbal pada siswa.
9. Menjadi guru yang low profile intervension agar siswa tidak merasa terhakimi.
10. Kepentingan siswa dan guru yaitu kelas aman dan nyaman.
Teknik Persiapan Materi Guru
1. Menyusun RPP.
2. Siap dengan materi pada saat di kelas.
3. Percaya diri.
4. Pelajari nama siswa secepat mungkin.
Classroom Management
1. Pembentukan proses disiplin yang efektif.
2. Kelas telah dipersiapkan.
3. Memotivasi siswa.
4. Menyediakan lingkungan pembelajaran yang aman dan nyaman.
5. Membangun sikap siswa.
6. Membuat pelajaran menjadi imajinatif dan kreatif.
Keterampilan Dasar Mengajar
Menurut Hasil Penelitian ( Turney, 1973), Terdapat 8 Ketrampilan:
1. Keterampilan Bertanya
1. Keterampilan bertanya dasar.
2. Ketrerampilan bertanya lanjut.
Yang perlu dihindari:
1) Mengulang pertanyaan sendiri atau mengulangi jawaban siswa.
2) Menjawab pertanyaan sendiri.
3) Menunjuk dulu sebelum bertanya.
4) Mengajukan pertanyaan yang mengundang jawaban serentak.
5) Mengajukan pertanyaan ganda.
2. Memberi Penguatan
1. Bentuk verbal.
2. Bentuk non verbal.

Yang perlu diperhatikan
1) Harus diberikan dengan hangat.
2) Harus bermakna.
3) Hindarkan respon negative.
4) Siswa yang diberi penguatan harus jelas.
5) Penguatan pada kelompok.
3. Mengadakan Variasi
1. Variasi dalam gaya mengajar.
2. Variasi dalam penggunaan media dan bahan pelajaran.
3. Variasi dalam pola interaksi dan kegiatan.
4. Keterampilan Menjelaskan
Komponennya: merencanakan penjelasan dan menyajikan penjelasan.
5. Ketrampilan Membuka dan Menutup Pelajaran
1. Membuka pelajaran: menarik perhatian, memberi acuan, dan membuat kaitan.
2. Menutup pelajaran: meninjau kembali dan evaluasi.
6. Ketrampilan Membimbng Diskusi Kelompok Kecil
1. Memusatkan perhatian.
2. Memperjelas masalah atau urunan pendapat.
3. Menganalisis pandangan siswa.
4. Meningkatkan urunan pendapat.
5. Menyebarkan kesempatan berpartisipasi.
6. Menutup diskusi.
7. Ketrampilan Pengelolaan Kelas
8. Ketrampilan Mengajar Kelompok Kecil dan Individu
Program Remedial
Program remedial meliputi:
1. Pemberian tugas.
2. Pembelajaran ulang.
3. Belajar mandiri.
4. Belajar kelompok dengan bimbingan alumni atau tutor sebaya.
5. Dan lain-lain yang semuanya diakhiri dengan ujian.

Bagaimana Menjadi Guru ?

2010-04-20T09:05:00.000-07:00

Untuk menjadi seorang guru yang baik dan professional harus dapat mengatur dan memanajemen kelas yang sedang diajar agar tujuan dari proses pembelajaran dapat tercapai dengan efektif dan efisien.
Prinsip dalam memenejemen kelas :
• Bekerja dengan tingkah laku yang membuat kelas lebih efektif
• Belajar mengajar siswadengan memenejemen tingkah lakunya sendiri.
• Siswa itu mempelajari agar ditugasi.
Teknik mengontrol kelas kelas :
• Fokus pd seisi kelas.
• Jangan terlalu banyak bicara.
• Menggunakan suara yang lembut.
• Memberikan instruksi langsung.
• Melakukan control pd saat pembentukan group.
• Mengelilingi kelas.
• Menjadi guru yang low profile.
Teknik Persiapan Materi ( guru ) :
• Menyusun RPP
• Menguasai materi dalam kelas
• Percaya diri
• Mempelajari nama siswa secepat mungkin
Menejemen Kelas :
• Pembentukan proses disiplin yang efektif
• Kelas telah dipersiapkan
• Memotivasi siswa
• Menyediakan lingkungan pembelajaran yang aman dan nyaman
• Membangaun sikap siswa
• Membuat pelajaran menjadi imajinatif
Mengajar adalah perbuatan yang kompleks yang merupakan pengintegrasian secara utuh berbagai komponen.

Ketrampilan Dasar Mengajar ( Turney, 1973 ) :
• Bertanya
1. Ketrapilan bertanya dasar ; pertanyaan singkat, jelas dan masih diberi acuan
2. Ketrampilan bertanya lanjut ; pertanyaan mengandung interpretasi. Missal menganalisa, mensintesis
C1 : hafalan; C2 : pemahaman; C3 : aplikasi; C4 : analisis; C5 : sintesis; C6 : evaluasi
• Member penguatan
1. Bentuk verbal : dengan kata-kata pujian
2. Non-verbal : dengan reward, senyuman
• Mengadakan variasi
1. Variasi dalam gaya mengajar ( bahasa, posisi, wajah )
2. Variasi dalam penggunaan media dan bahan pelajaran
3. Variasi dalam pola interaksi dan kegiatan
• Menjelaskan
1. 2 komponen ( menyajikan penjelasan & menyajikan penjelasan )
2. Prinsip penggunaan ( waktu, relevan dengan tujuan,, bermakna, sesuai kemampuan dan latar belakang siswa )
• Membuka dan menutup pelajaran
1. Membuka pelajaran ( menarik perhatian, memberikan acuan, membuat kaitan )
2. Menutup pelajaran ( meninjau kembali & evaluasi )
• Membimbing diskusi dan kelompok kecil
1. Memusatkan perhatian
2. Memperjelas masalah atau pendapat
3. Menganalisis pandangan siswa
4. Meningkatkan usulan pendapat
5. Menyebarkan kesempatan berpartisipasi
6. Meenutup diskusi
• Mengelola kelas
• Mengajar keelompok kecil dan individu

MACAM-MACAM PENDEKATAN PEMBELAJARAN

2010-04-20T08:59:00.000-07:00

1.Pendekatan Kontekstual (Contextual Teaching and Learning)

Contextual Teaching and Learning atau sering disingkat dengan CTL adalah pendekatan pembelajaran yang membantu guru mengaitkan materi yang dibelajarkan dengan situasi dunia nyata dan mendorong siswa mengkontruksi pengetahuannya sendiri kemudian menghubungkannya dengan kehidupan keseharian mereka. Proses pembelajarannya berlangsung alamiah dlm bentuk kegiatan siswa bekerja dan mengalami. Komponen utama pembelajaran Contekxtual Teaching and Learning adalah:

1.Konstruktivisme.
2.Bertanya.
3.Menemukan atau inquiry.
4.Masyarakat belajar.
5.Permodelan.
6.Penilaian authentic.

Ciri-ciri kelas yang menggunakan pendekatan CTL, salah satunya adalah adanya pemajangan hasil kinerja siswa yang terpampang di dinding kelas. Kunci dan strategi membelajarkan CTL adalah:

1.Relating, yaitu belajar dikaitkan dengan konteks kehidupan nyata.
2.Experiencing, belajar ditekankan kepada penggalian, penemuan, dan penciptaan.
3.Applying, belajar bilamana dipresentasikan di dalam konteks pemanfaatannya.
4.Cooperating, belajar melalui komunikasi inter atau antar personal.
5.Transfering, belajar melalui pemanfaatan pengetahuan di dalam situasi konteks baru.

1.Pendekatan Konstruktivisme

Sebagai salah satu falsafah pembelajaran, konstruktivisme ini boleh dikesan balik sekurang-kurangnya kepada abad ke-18 dengan hasil kerja oleh seorang ahli falsafah Neopolitan yang bernama Giambattista Vico yang menyatakan bahwa manusia hanya akan memahami dengan jelas apa yang mereka pelajari atau alami sekiranya mereka membina sendiri makna bagi kegiatan yang mereka lakukan. Banyak lagi ahli-ahli falsafah, terutamanya ahli psikologi yang menerokai falsafah beliau, tetapi orang pertama yang bertanggungjawab memberi nyawa kepada fahaman ini adalah Jean Piaget dan John Dewey. Fahaman ini telah dibaham oleh fahaman yang berteraskan kepada tingkah laku buat sekian lama kerana dunia pada itu, malah hingga ke hari untuk disetengah negeri lebih memihak kepada fahaman ahli psikologi tingkah laku karena hasil kajian mereka ini bersifat zahir dan boleh dibuktikan berbanding hasil yang dibawa ke hadapan oleh ahli psikologi perkembangan yang banyak menggunakan unsur-unsur abstrak dan logis sahaja. Namun kini, dunia sudah mula menerima ideologi berteraskan perkembangan sebagai satu ideologi bagi menampung kegagalan ideologi berteraskan tingkah laku.

Konstruktivisme ini merupakan proses pembelajaran yang menerangkan bagaimana pengetahuan dibina dalam manusia. Mengikut fahaman konstruktivime, ilmu pemgetahuan tidak boleh dipindahkan atau diturunkan daripada seorang guru kepada seorang pelajar. Penurunan ilmu ini malah bukanlah bersifat genetik dimana anak seorang guru tidak semestinya mempunyai pengetahuan ibunya. Ahli psikologi konstruktivisme percaya bahwa pembelajaran adalah hasil daripada usaha pelajar itu sendiri. Guru tidak boleh belajar untuk belajar. Pelajar hanya akan mengalami pembelajaran apabila mereka membina pemahaman sendiri. Maka pembelajaran adalah satu proses pembinaan makna oleh individu.

Di dalam melaksanakan pengajaran menggunakan pendekatan konstruktivisme ini, aktifitas pembelajaran yang dialami oleh pelajar hendaklah satu aktifitas pembelajaran yang menggalakkan pelajar mencari makna kepada apa yang mereka pelajari. Untuk mencari makna tersebut, pelajar perlu memahami sesuatu konsep secara keseluruhan maupun secara bagian-bagian kecil. Ini adalah kerana otak kita berfikir secara serentak, yaitu secara keseluruhan dan secara bagian kecil. Sesuai dengan keinginan kita untuk melihat pelajar kita menggunakan fikiran mereka untuk menjelaskan suatu makna, maka wajarlah bagi seorang guru untuk memberi tumpuan kepada proses pemahaman yang dialami oleh pelajar. Guru perlu mengetahui bagaimana pelajar mereka berfikir. Guru perlu ambil tahu mengapa pelajar mereka membuat suatu anggapan. Guru perlu menyelami segala apa yang berlaku di dalam diri pelajar untuk mengetahui sejauh mana pelajar itu mengalami pembelajaran. Ini akan menjadikan pengajaran guru tersebut menjadi satu pengajaran yang berpandukan maklum balas yang diperoleh daripada pelajarnya.

Di dalam usaha untuk menggalakkan pelajar menggunakan pemikiran asas tinggi, pelajar perlu dilibatkan dengan aktifitas-aktifitas yang mendorong mereka untuk membuat analisa, menginterpretasi, dan membuat ramalan. Usaha ini sudah diperkenalkan kepada guru-guru sains yang baru meninggalkan perguruan masing-masing, di mana telah dibedakan kepada konstruktivisme lima fase. Selain dari itu juga, guru perlu menggunakan soal-soal untuk pencapaian (open-ended) di mana suatu persoalan akan membawa kepada persoalan yang lain. Soal ini akan membangkitkan proses belajar berfikir mencari makna suatu ungkapan. Untuk itu, seharusnya pelajar digalakkan untuk belajar melalui perbincangan kumpulan karena dengan latar balakang pelajar yang berlainan dan kecenderungan pelajar yang berbeda, sudah tentu hanya akan memberi lebih perencah kepada seseorang individu.

Implikasi pendekatan konstruktivisme ini terhadap karir keguruan boleh dilihat dengan jelas melalui peranan baru yang bakal disandang oleh guru matematik dalam mengharungi arus peredaran zaman. Oleh karena unsur yang paling penting dalam pendekatan ini adalah pelajar diberi peluang untuk membina makna dengan sendiri, maka peranan guru adalah untuk mencapai perkara tersebut sebagai akhir pengajaran mereka terhadap suatu topik. Di antara peranan guru tersebut adalah menyediakan situasi yang menggalakkan aktifitas matematik. Situasi di sini termasuk dengan penggunaan bahan-bahan pengajaran konkrit dan juga setara konkrit. Tidak dinafikan bahan-bahan abstrak juga akan digunakan apabila pelajar sudah mempunyai tanggapan mental yang kukuh berkenaan dengan konsep. Untuk melakukan ini, guru hendaklah menggunakan pengetahuan sedia ada pelajar sebagai salah satu langkah awal untuk menyediakan mental pelajar bahwa apa yang mereka pelajari adalah berguna dan saling terkait di antara satu sama lain. Di samping itu juga, guru perlu menyediakan berbagai wacana untuk mewakili suatu konsep.

Di samping itu, guru perlu melihat perilaku pelajar sebagai satu hasil pemikiran. Walaupun pelajar telah membina satu konsep yang goyah, namun hanya menunjukkan hasil pemikiran mereka. Hanya merupakan pemahaman pelajar pada masa tersebut. Justru itu, guru perlulah memberi peluang kepada pelajar untuk memperbaiki makna yang telah mereka capai dengan soal-soal yang mencapai, atau dengan menyediakan bahan-bahan konkrit yang lebih berguna dan bermakna dalam menyampaikan suatu konsep. Guru perlu memberi peluang sepenuhnya untuk belajar ini berbincang. Guru perlu sadar bahwa pembelajaran yang berkesan berlaku semasa berlakunya konflik, kekeliruan, kekaguman, dan semasa interaksi. Pengajaran yang mengambil masa yang panjang juga akan memberi peluang kepada pelajar untuk menghasilkan suatu pembelajaran yang berguna dan berkesan. Strategi-strategi ini menjurus kepada pengajaran untuk kefahaman. Maksud pengajaran untuk kefahaman adalah seperti yang tertera di bawah ini:

1.Pengetahuan dibina oleh pelajar sendiri. Hanya tidak boleh dipindahkan dari seorang guru kepada seorang pelajar ibarat menuang pengetahuan ke dalam tin kosong yang terdapat di kepala pelajar.
2.Pengetahuan adalah berangkai-rangkai dan dibina daripada ide yang mantap. Ide mantap yang terdahulu sama ada yang diperoleh di luar atau di dalam kelas akan menjadi pengetahuan sedia ada yang perlu guru terapkan di dalam aktifitas seterusnya agar pelajar boleh membuat hubungan kaitan pengetahuan sedia ada mereka untuk mencapai suatu hubungan kaitan yang baru ataupaun suatu hubungan kaitan yang lebih mantap.
3.Pengetahuan sedia ada pelajar adalah sangat berguna. Hanya sangat mempengaruhi bagaimana pelajar mengintegrasikan pengetahuan baru mereka.
4.Penstrukturan semula pengetahuan dan pengubahan kesesuaian konsep adalah penting.
5.Pembelajaran dibina melalui interaksi sosial.
6.Pembelajaran dibina melalui penglibatan dalam tugas-tugas.
7.Pengurusan pembelajaran menjadi tanggung jawab pelajar.

1.Pendekatan Deduktif dan Induktif

1.Pendekatan deduktif

Ditraktifkan sebagai suatu pendekatan mengajar yang bermula daripada suatu atau beberapa rumus, prinsip, hukum, teorema, atau peraturan diikuti dengan aplikasinya ke atas contoh-contoh yang dikhususkan. Pendekatan ini juga digunakan untuk mendapatkan kesimpulan atau generalisasi yang baru daripada rumus, prinsip, hukum, atau teorema yang diketahui.

Kaidah deduktif berlandaskan pendekatannya merupakan kaidah mengajar yang kompleks karena ia memerlukan murid-murid memperolehi kefahaman yang komprehensif dan pengatahuan yang lengkap serta berupaya memilih rumus, prinsip, hukum, teorema, atau peraturan yang telah dipelajari dengan tepat untuk diaplikasikannya dalam contoh-contoh yang khusus.

Jenis-jenis pendekatan deduktif , yaitu:

1.Untuk penyelesaian masalah

Pendekatan deduktif banyak digunakan untuk menyelesaikan masalah. Contohnya, setelah murid mempelajari imbuhan ber- mereka disuruh membuat beberapa kalimat dengan menggunakan imbuhan ber-.

1.Untuk membuat generalisasi

Boleh digunakan untuk membuat generalisasi baru. Contohnya, setelah murid mempelajari rumus luas segiempat tepat, mereka dibimbing menggunakan rumus itu untuk mendapat rumus luas segitiga bersudut tegak.

1.Untuk membukti hipotesis

Boleh digunakan untuk membuat hipotesis melalui prinsip atau hukum yang telah dipelajari. Contohnya, setelah murid mempelajari teorema sudut-sudut bersebelahan atas garis lurus mereka dibimbing menggunakan teorema ini untuk membuktikan hasil tambah sudut dalam sebuah segitiga.

Prinsip-prinsip penggunaan strategi pengajaran secara deduktif :

1.Pada peringkat permulaan, masalah, atau hipotesis harus dibedakan terlebih dahulu.
2.Murid-murid harus dibimbing mengingat kembali rumus, generalisasi, prinsip, teorema, atau teori agar membolehkan mereka menyelesaikan masalah atau hipotesis yang telah dibedakan.
3.Generalisasi, prinsip, atau teori yang digunakan untuk menyelesaikan masalah atau membuktikan hipotesis haruslah diketahui serta telah difahamkan secara mendalam.
4.Penggunaan pendekatan deduktif haruslah dilaksanakan mengikuti prosedur dengan tepat.
5.Proses menyelesaikan masalah atau untuk membuktikan hipotesis tidak terhadap kepada menggunakan satu generalisasi, prinsip, rumus, hukum, atau teori yang telah dipelajari.
6.Guru sendiri tidak perlu menunjukkan cara menyelesaikan masalah atau menguraikan cara membuktikan hipotesis, tetapi membimbing murid aktifitas tanya jawab sehingga mereka menjalankan aktifitas penyelesaian masalah sendiri.

1.Pendekatan induktif

Pendekatan induktif melibatkan aktifitas mengumpulkan dan menafsirkan maklumat-maklumat, kemudian membuat generalisasi atau kesimpulannya. Pada permulaan pengajaran, guru akan memberikan beberapa contoh yang khusus tetapi mengandungi suatu prinsip yang sama. Berdasarkan pada contoh-contoh yang diberikan, murid dibimbing memikir, mengkaji, mengenal pasti, dan menafsir maklumat yang terkandung dalam contoh-contoh khusus itu, kemudian membuat generalisasi atau kesimpulan yang berkenaan.

Kaidah induktif yang berlandaskan pendekatannya, merupakan salah satu kaidah mengajar yang sesuai digunakan dalam pengajaran berbagai-bagai mata pelajaran, khususnya matematik, sains, dan bahasa.

Jenis pendekatan induktif, yaitu:

1.Membentuk satu generalisasi daripada contoh-contoh tertentu. Misalnya, mencari sisi segitiga yang sama dari berbagai segitiga.
2.Membentuk satu prinsip daripada uji kaji tertentu. Misalnya, mendapat prinsip gravitasi daripada uji kaji benda-benda dijatuhkan dari atas ke bawah.
3.Membentuk satu hukum daripada pernyataan-pernyataan tertentu. Misalnya, mendapat hukum tata bahasa daripada membuat analisa terhadap struktur bahasa.
4.Mendapat satu teori daripada satu urutan pemikiran. Misalnya, memperhatikan tingkah laku manusia untuk mendapatkan satu teori pembelajaran.

Prinsip-prinsip penggunaan strategi pengajaran secara induktif:

1.Sebelum melakukan aktifitas pengajaran dan pembelajaran secara induktif, guru harus menyediakan contoh-contoh yang sesuai, yaitu yang boleh digunakan oleh murid membuat generalisasi. Di samping itu, soal-soal haruslah disediakan untuk membimbing murid mendapat kesimpulan yang berkenaan.
2.Guru tidak harus memberi keterangan atau menguraikan isi pelajaran yang berkaitan dengan kesimpulan. Murid-murid harus dibimbing melalui aktifitas soal jawab untuk mendapat kesimpulan diri sendiri.
3.Jenis contoh khusus yang diberikan haruslah diperbagaikan, tetapi mengandung ciri yang sama serta mudah untuk membolehkan murid mengenal pasti.
4.Contoh-contoh khusus yang dipilih haruslah sesuai dan mencukupi.
5.Setelah contoh-contoh khusus yang dikemukan oleh guru, murid-murid juga digalakkan memberi contoh-contoh yang serupa.
6.Alat bantu mengajar harus disedikan untuk membantu murid mendapatkan kesimpulan yang berkenaan.
7.Kaidah ini haruslah mengikut urutan yang tepat, yaitu daripada contoh-contoh spesifik kepada umum.

1.Pendekatan Konsep dan Proses

1.Pendekatan konsep

Terlebih dahulu harus kita ingat bahwa istilah concept (konsep) mempunyai beberapa arti. Namun dalam hal ini kita khususkan pada pembahasan yang berkaitan dengan kegiatan belajar-mengajar. Suatu saat seseorang dapat belajar mengenal kesimpulan benda-benda dengan jalan membedakannya satu sama lain. Jalan lain yang dapat ditempuh adalah memasukkan suatu benda ke dalam suatu kelompok tertentu dan mengemukakan beberapa contoh dan kelompok itu yang dinyatakan sebagai jenis kelompok tersebut. Jalan yang kedua inilah yang memungkinkan seseorang mengenal suatu benda atau peristiwa sebagai suatu anggota kelompok tertentu, akibat dan suatu hasil belajar yana dinamakan konsep.

Kita harus memperhatikan pengertian yang paling mendasar dari istilah konsep, yang ditunjukkan melalui tingkah laku individu dalam mengemukakan sifat-sifat suatu obyek seperti: bundar, merah, halus, rangkap, atau obyek-obyek yang kita kenal seperti rambut, kucing, pohon dan rumah. Semuanya itu menunjukkan pada suatu konsep yang nyata (concrete concept). Gagne mengatakan bahwa selain konsep konkret yang bisa kita pelajari melalui pengamatan, mungkin juga ditunjukkan melalui definisi atau batasan, karena merupakan sesuatu yang abstrak. Misalnya: iklim, massa, bahasa atau konsep matematis. Bila seseorang telah mengenal suatu konsep, maka konsep yang telah diperoleh tersebut dapat digunakan untuk mengorganisasikan gejala-gejala yang ada di dalam kehidupan. Proses menghubung-hubungkan dan mengorganisasikan konsep yang satu dengan yang lain dilakukan melalui kemampuan kognitif.

1.Pendekatan proses

Pada pendekatan proses, tujuan utama pembelajaran adalah mengembangkan kemampuan siswa dalam keterampilan proses seperti mengamati, berhipotesa, merencanakan, menafsirkan, dan mengkomunikasikan. Pendekatan keterampilan proses digunakan dan dikembangkan sejak kurikulum 1984. Penggunaan pendekatan proses menuntut keterlibatan langsung siswa dalam kegiatan belajar.

1.Pendekatan Sains, Teknologi, dan Masyarakat (STM)

Hasil penelitian dari National Science Teacher Assocation (NSTA) (Poedjiadi (2000) dalam (http://smacepiring.wordpress.com/2008/02/19/pendekatan-dan-metode-pembelajaran/)) menunjukkan bahwa pembelajaran sains dengan menggunakan pendekatan STM mempunyai beberapa perbedaan jika dibandingkan dengan cara biasa. Perbedaan tersebut ada pada aspek: kaitan dan aplikasi bahan pelajaran, kreativitas, sikap, proses, dan konsep pengetahuan. Melalui pendekatan STM ini guru dianggap sebagai fasilitator dan informasi yang diterima siswa akan lebih lama diingat. Sebenarnya dalam pembelajaran dengan menggunakan pendekatan STM ini tercakup juga adanya pemecahan masalah, tetapai masalah itu lebih ditekankan pada masalah yang ditemukan sehari-hari, yang dalam pemecahannya menggunakan langkah-langkah ilmiah.

Pengertian Pendekatan, Strategi, Metode, Teknik, Taktik, dan Model Pembelajaran

2010-04-20T08:43:00.000-07:00

Pengertian Pendekatan, Strategi, Metode, Teknik, Taktik, dan Model Pembelajaran

Dalam proses pembelajaran dikenal beberapa istilah yang memiliki kemiripan makna, sehingga seringkali orang merasa bingung untuk membedakannya. Istilah-istilah tersebut adalah: (1) pendekatan pembelajaran, (2) strategi pembelajaran, (3) metode pembelajaran; (4) teknik pembelajaran; (5) taktik pembelajaran; dan (6) model pembelajaran. Berikut ini akan dipaparkan istilah-istilah tersebut, dengan harapan dapat memberikan kejelasaan tentang penggunaan istilah tersebut.

Pendekatan pembelajaran dapat diartikan sebagai titik tolak atau sudut pandang kita terhadap proses pembelajaran, yang merujuk pada pandangan tentang terjadinya suatu proses yang sifatnya masih sangat umum, di dalamnya mewadahi, menginsiprasi, menguatkan, dan melatari metode pembelajaran dengan cakupan teoretis tertentu. Dilihat dari pendekatannya, pembelajaran terdapat dua jenis pendekatan, yaitu: (1) pendekatan pembelajaran yang berorientasi atau berpusat pada siswa (student centered approach) dan (2) pendekatan pembelajaran yang berorientasi atau berpusat pada guru (teacher centered approach).

Dari pendekatan pembelajaran yang telah ditetapkan selanjutnya diturunkan ke dalam strategi pembelajaran. Newman dan Logan (Abin Syamsuddin Makmun, 2003) mengemukakan empat unsur strategi dari setiap usaha, yaitu :

1. Mengidentifikasi dan menetapkan spesifikasi dan kualifikasi hasil (out put) dan sasaran (target) yang harus dicapai, dengan mempertimbangkan aspirasi dan selera masyarakat yang memerlukannya.
2. Mempertimbangkan dan memilih jalan pendekatan utama (basic way) yang paling efektif untuk mencapai sasaran.
3. Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah (steps) yang akan dtempuh sejak titik awal sampai dengan sasaran.
4. Mempertimbangkan dan menetapkan tolok ukur (criteria) dan patokan ukuran (standard) untuk mengukur dan menilai taraf keberhasilan (achievement) usaha.

Jika kita terapkan dalam konteks pembelajaran, keempat unsur tersebut adalah:

1. Menetapkan spesifikasi dan kualifikasi tujuan pembelajaran yakni perubahan profil perilaku dan pribadi peserta didik.
2. Mempertimbangkan dan memilih sistem pendekatan pembelajaran yang dipandang paling efektif.
3. Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah atau prosedur, metode dan teknik pembelajaran.
4. Menetapkan norma-norma dan batas minimum ukuran keberhasilan atau kriteria dan ukuran baku keberhasilan.

Sementara itu, Kemp (Wina Senjaya, 2008) mengemukakan bahwa strategi pembelajaran adalah suatu kegiatan pembelajaran yang harus dikerjakan guru dan siswa agar tujuan pembelajaran dapat dicapai secara efektif dan efisien. Selanjutnya, dengan mengutip pemikiran J. R David, Wina Senjaya (2008) menyebutkan bahwa dalam strategi pembelajaran terkandung makna perencanaan. Artinya, bahwa strategi pada dasarnya masih bersifat konseptual tentang keputusan-keputusan yang akan diambil dalam suatu pelaksanaan pembelajaran. Dilihat dari strateginya, pembelajaran dapat dikelompokkan ke dalam dua bagian pula, yaitu: (1) exposition-discovery learning dan (2) group-individual learning (Rowntree dalam Wina Senjaya, 2008). Ditinjau dari cara penyajian dan cara pengolahannya, strategi pembelajaran dapat dibedakan antara strategi pembelajaran induktif dan strategi pembelajaran deduktif.

Strategi pembelajaran sifatnya masih konseptual dan untuk mengimplementasikannya digunakan berbagai metode pembelajaran tertentu. Dengan kata lain, strategi merupakan “a plan of operation achieving something” sedangkan metode adalah “a way in achieving something” (Wina Senjaya (2008). Jadi, metode pembelajaran dapat diartikan sebagai cara yang digunakan untuk mengimplementasikan rencana yang sudah disusun dalam bentuk kegiatan nyata dan praktis untuk mencapai tujuan pembelajaran. Terdapat beberapa metode pembelajaran yang dapat digunakan untuk mengimplementasikan strategi pembelajaran, diantaranya: (1) ceramah; (2) demonstrasi; (3) diskusi; (4) simulasi; (5) laboratorium; (6) pengalaman lapangan; (7) brainstorming; (8) debat, (9) simposium, dan sebagainya.

Selanjutnya metode pembelajaran dijabarkan ke dalam teknik dan gaya pembelajaran. Dengan demikian, teknik pembelajaran dapat diatikan sebagai cara yang dilakukan seseorang dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik. Misalkan, penggunaan metode ceramah pada kelas dengan jumlah siswa yang relatif banyak membutuhkan teknik tersendiri, yang tentunya secara teknis akan berbeda dengan penggunaan metode ceramah pada kelas yang jumlah siswanya terbatas. Demikian pula, dengan penggunaan metode diskusi, perlu digunakan teknik yang berbeda pada kelas yang siswanya tergolong aktif dengan kelas yang siswanya tergolong pasif. Dalam hal ini, guru pun dapat berganti-ganti teknik meskipun dalam koridor metode yang sama.

Sementara taktik pembelajaran merupakan gaya seseorang dalam melaksanakan metode atau teknik pembelajaran tertentu yang sifatnya individual. Misalkan, terdapat dua orang sama-sama menggunakan metode ceramah, tetapi mungkin akan sangat berbeda dalam taktik yang digunakannya. Dalam penyajiannya, yang satu cenderung banyak diselingi dengan humor karena memang dia memiliki sense of humor yang tinggi, sementara yang satunya lagi kurang memiliki sense of humor, tetapi lebih banyak menggunakan alat bantu elektronik karena dia memang sangat menguasai bidang itu. Dalam gaya pembelajaran akan tampak keunikan atau kekhasan dari masing-masing guru, sesuai dengan kemampuan, pengalaman dan tipe kepribadian dari guru yang bersangkutan. Dalam taktik ini, pembelajaran akan menjadi sebuah ilmu sekalkigus juga seni (kiat)

Apabila antara pendekatan, strategi, metode, teknik dan bahkan taktik pembelajaran sudah terangkai menjadi satu kesatuan yang utuh maka terbentuklah apa yang disebut dengan model pembelajaran. Jadi, model pembelajaran pada dasarnya merupakan bentuk pembelajaran yang tergambar dari awal sampai akhir yang disajikan secara khas oleh guru. Dengan kata lain, model pembelajaran merupakan bungkus atau bingkai dari penerapan suatu pendekatan, metode, dan teknik pembelajaran.

Berkenaan dengan model pembelajaran, Bruce Joyce dan Marsha Weil (Dedi Supriawan dan A. Benyamin Surasega, 1990) mengetengahkan 4 (empat) kelompok model pembelajaran, yaitu: (1) model interaksi sosial; (2) model pengolahan informasi; (3) model personal-humanistik; dan (4) model modifikasi tingkah laku. Kendati demikian, seringkali penggunaan istilah model pembelajaran tersebut diidentikkan dengan strategi pembelajaran.

Untuk lebih jelasnya, posisi hierarkis dari masing-masing istilah tersebut, kiranya dapat divisualisasikan sebagai berikut:

Di luar istilah-istilah tersebut, dalam proses pembelajaran dikenal juga istilah desain pembelajaran. Jika strategi pembelajaran lebih berkenaan dengan pola umum dan prosedur umum aktivitas pembelajaran, sedangkan desain pembelajaran lebih menunjuk kepada cara-cara merencanakan suatu sistem lingkungan belajar tertentu setelah ditetapkan strategi pembelajaran tertentu. Jika dianalogikan dengan pembuatan rumah, strategi membicarakan tentang berbagai kemungkinan tipe atau jenis rumah yang hendak dibangun (rumah joglo, rumah gadang, rumah modern, dan sebagainya), masing-masing akan menampilkan kesan dan pesan yang berbeda dan unik. Sedangkan desain adalah menetapkan cetak biru (blue print) rumah yang akan dibangun beserta bahan-bahan yang diperlukan dan urutan-urutan langkah konstruksinya, maupun kriteria penyelesaiannya, mulai dari tahap awal sampai dengan tahap akhir, setelah ditetapkan tipe rumah yang akan dibangun.

Berdasarkan uraian di atas, bahwa untuk dapat melaksanakan tugasnya secara profesional, seorang guru dituntut dapat memahami dan memliki keterampilan yang memadai dalam mengembangkan berbagai model pembelajaran yang efektif, kreatif dan menyenangkan, sebagaimana diisyaratkan dalam Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan.

Mencermati upaya reformasi pembelajaran yang sedang dikembangkan di Indonesia, para guru atau calon guru saat ini banyak ditawari dengan aneka pilihan model pembelajaran, yang kadang-kadang untuk kepentingan penelitian (penelitian akademik maupun penelitian tindakan) sangat sulit menermukan sumber-sumber literarturnya. Namun, jika para guru (calon guru) telah dapat memahami konsep atau teori dasar pembelajaran yang merujuk pada proses (beserta konsep dan teori) pembelajaran sebagaimana dikemukakan di atas, maka pada dasarnya guru pun dapat secara kreatif mencobakan dan mengembangkan model pembelajaran tersendiri yang khas, sesuai dengan kondisi nyata di tempat kerja masing-masing, sehingga pada gilirannya akan muncul model-model pembelajaran versi guru yang bersangkutan, yang tentunya semakin memperkaya khazanah model pembelajaran yang telah ada.

Sumber:

Abin Syamsuddin Makmun. 2003. Psikologi Pendidikan. Bandung: Rosda Karya Remaja.
Dedi Supriawan dan A. Benyamin Surasega, 1990. Strategi Belajar Mengajar (Diktat Kuliah). Bandung: FPTK-IKIP Bandung.
Udin S. Winataputra. 2003. Strategi Belajar Mengajar. Jakarta: Pusat Penerbitan Universitas Terbuka.
Wina Senjaya. 2008. Strategi Pembelajaran; Berorientasi Standar Proses Pendidikan. Jakarta: Kencana Prenada Media Group.
Beda Strategi, Model, Pendekatan, Metode, dan Teknik Pembelajaran (http://smacepiring.wordpress.com/)

Model Pembelajaran Kooperatif

2010-04-20T08:40:00.000-07:00

Model pembelajaran kooperatif ditandai dengan adanya struktur tugas, struktur tujuan, dan struktur penghargaan (Arends, 1997: 110-111).
a. Struktur tugas mengacu pada cara pengaturan pembelajaran dan jenis kegiatan siswa dalam kelas

b. Struktur tujuan, yaitu sejumlah kebutuhan yang ingin dicapai oleh siswa dan guru pada akhir pembelajaran atau saat siswa menyelesaikan pekerjaannya. Ada tiga macam struktur tujuan, yaitu:
1) struktur tujuan individualistik, yaitu tujuan yang dicapai oleh seorang siswa secara individual tidak memiliki konsekuensi terhadap pencapaian tujuan siswa lainnya,
2) struktur tujuan kompetitif, yaitu seorang siswa dapat mencapai tujuan sedangkan siswa lain tidak mencapai tujuan tersebut, dan
3) struktur tujuan kooperatif, yaitu siswa secara bersama-sama mencapai tujuan, setiap individu mempunyai andil dalam pencapaian tujuan.

c. Struktur penghargaan kooperatif, yaitu penghargaan yang diberikan pada kelompok jika keberhasilan kelompok sebagai akibat keberhasilan bersama anggota kelompok.

1. Pengertian Pembelajaran Kooperatif
Eggen dan Kauchak (1993: 319) mendefinisikan pembelajaran kooperatif sebagai sekumpulan strategi mengajar yang digunakan guru agar siswa saling -membantu dalam mempelajari sesuatu. Oleh karena itu belajar kooperatif ini juga dinamakan “belajar teman sebaya.”

Menurut Slavin (1997), pembelajaran kooperatif, merupakan metode pembelajaran dengan siswa bekerja dalam kelompok yang memiliki kemampuan heterogen.

Pembelajaran kooperatif atau cooperative learning mengacu pada metode pengajaran, siswa bekerja bersama dalam kelompok kecil saling membantu dalam belajar (Nur dan Wikandari, 2000:25).

Model pembelajaran kooperatif dikembangkan untuk mencapai setidaktidaknya tiga tujuan penting pembelajaran, yaitu hasil belajar akademik, penerimaan terhadap keragaman, dan pengembangan keterampilan sosial (Ibrahim, dkk, 2000:7).

Pendapat setara menyebutkan bahwa pembelajaran kooperatif dapat digunakan untuk mengajarkan materi yang agak kompleks, membantu mencapai tujuan pembelajaran yang berdimensi sosial, dan hubungan antara manusia. Belajar secara kooperatif dikembangkan berdasarkan teori belajar

kognitif konstruktivis dan teori belajar sosial (Kardi dan Nur, 2000:15).

2. Ciri-ciri Pembelajaran kooperatif
Menurut Arends (1997: 111), pembelajaran yang menggunakan model kooperatif memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1) siswa bekerja dalam kelompok secara kooperatif untuk menyelesaikan materi belajar,
2) kelompok dibentuk dari siswa yang memiliki kemampuan tinggi, sedang dan rendah,
3) jika mungkin, anggota kelompok berasal dari ras, budaya, suku, jenis kelamin yang berbeda-beda,
4) penghargaan lebih berorientasi pada kelompok dari pada individu.

3. Langkah-langkah Pembelajaran kooperatif
Pembelajaran kooperatif dilaksanakan mengikuti tahapan-tahapan sebagai berikut (Ibrahim, M., dkk., 2000: 10)
a. Menyampaikan tujuan pembelajaran dan perlengkapan pembelajaran.
b. Menyampaikan informasi.
c. Mengorganisasikan siswa ke dalam kelompok-kelompok belajar.
d. Membantu siswa belajar dan bekerja dalam kelompok.
e. Evaluasi atau memberikan umpan balik.
f. Memberikan penghargaan.

4. Tujuan Pembelajaran Kooperatif
Model pembelajaran kooperatif dikembangkan untuk mencapai setidaktidaknya tiga tujuan pembelajaran yang disarikan dalam Ibrahim, dkk (2000:7 8) sebagai berikut:

a. Meskipun pembelajaran kooperatif meliputi berbagai macam tujuan sosial, tetapi juga bertujuan untuk meningkatkan kinerja siswa dalam tugas tugas akademik. Beberapa ahli berpendapat bahwa model ini unggul dalam membantu siswa memahami konsep konsep yang sulit. Model struktur penghargaan kooperatif juga telah dapat meningkatkan penilaian siswa pada belajar akademik dan perubahan norma yang berhubungan dengan hasil belajar.

b. Penerimaan yang luas terhadap orang yang berbeda menurut ras, budaya, kelas sosial, kemampuan, maupun ketidakmampuan. Pembelajaran kooperatif memberikan peluang kepada siswa yang berbeda latarbelakang dan kondisi untuk bekerja saling bergantung satu sama lain atas tugas-tugas bersama, dan melalui penggunaan struktur penghargaan kooperatif, belajar untuk menghargai satu sama lain.

c. Tujuan penting ketiga dari pembelajaran kooperatif adalah mengajarkan kepada siswa keterampilan kerjasama dan kolaborasi. Keterampilan ini penting karena banyak anak muda dan orang dewasa masih kurang dalam keterampilan sosial.

5. Keterampilan Kooperatif
Pembelajaran kooperatif bukan hanya mempelajari materi saja, tetapi siswa atau peserta didik juga harus mempelajari keterampilan keterampilan khusus yang disebut keterampilan kooperatif. Fungsi keterampilan kooperatif adalah untuk melancarkan hubungan kerja dan tugas. Untuk membuat keterampilan kooperatif dapat bekerja, guru harus mengajarkan keterampilan-keterampilan kelompok dan sosial yang dibutuhkan. Keterampilan keterampilan itu menurut Ibrahim, dkk. (2000:47 55), antara lain:

a. Keterampilan keterampilan Sosial
Keterampilan sosial melibatkan perilaku yang menjadikan hubungan sosial berhasil dan memungkinkan seseorang bekerja secara efektif dengan orang lain.
b. Keterampilan Berbagi
Banyak siswa mengalami kesulitan berbagi waktu dan bahan. Komplikasi ini dapat mendatangkan masalah pengelolaan yang serius selama pelajaran pembelajaran kooperatif. Siswa siswa yang mendominasi sering dilakukan secara sadar dan tidak memahami akibat perilaku mereka terhadap siswa lain atau terhadap kelompok mereka.

c. Keterampilan Berperan Serta
Sementara ada sejumlah siswa mendominasi kegiatan kelompok, siswa lain tidak mau atau tidak dapat berperan serta. Terkadang siswa yang menghindari kerja kelompok karena malu. Siswa yang tersisih adalah jenis lain siswa yang mengalami kesulitan berperan serta dalam kegiatan kelompok.

d. Keterampilan keterampilan Komunikasi
Kelompok pembelajaran kooperatif tidak dapat berfungsi secara efektif apabila kerja kelompok itu ditandai dengan miskomunikasi. Empat keterampilan komunikasi, mengulang dengan kalimat sendiri, memberikan perilaku, memberikan perasaan, dan mengecek kesan adalah penting dan seharusnya diajarkan kepada siswa untuk memudahkan komunikasi di dalam seting kelompok.

e. Keterampilan keterampilan Kelompok
Kebanyakan orang telah mengalami bekerja dalam kelompok di mana anggota anggota secara individu merupakan orang yang baik dan memiliki keterampilan sosial. Sebelum siswa dapat belajar secara efektif di dalam kelompok pembelajaran kooperatif, mereka harus belajar tentang memahami satu sama lain dan satu sama lain menghormati perbedaan mereka.

6. Pembangunan Tim
Membantu membangun identitas tim dan kesetiakawanan anggota merupakan tugas penting bagi guru yang menggunakan kelompok-kelompok pembelajaran kooperatif. Tugas tugas sederhana meliputi memastikan setiap orang saling mengetahui nama teman di dalam kelompoknya dan meminta para anggota menentukan nama tim.

Sumber :

http://anwarholil.blogspot.com/2007/09/pendidikan-inovatif.html

Berbagai ketrampilan mengajar

2010-04-20T08:24:00.000-07:00

1. Ketrampilan Menjelaskan
Dalam kegiatan belajar-mengajar, menjelaskan merupakan tindakan yang banyak dilakukan, terutama oleh guru. Apabila seorang guru menjelaskan, artinya guru tersebut memberikan informasi sedemikian rupa sehingga siswa benar-benarmengerti dan memahami apa yang diinformasikan oleh guru.
a. Tujuan menjelaskan: (1) membantu siswa untuk memahami rumus, dalil, dan prinsip, (2) melibatkan siswa untuk berfikir, (3) mendapatkan balikan mengenai pemahaman siswa, (4) membimbing siswa dalam proses belajar untuk memecahkan masalah.
b. Beberapa prinsip yang perlu diperhatikan: (1) Penjelasan harus relevan denngan tujuan kegiatan belajar-mengajar, (2) penjelasanharus sesuai dengan tingkat kemampuan dan latar belakang siswa, (3) penjelasan harus sesuai dengan usia siswa, (4)penjelasan harus bermakna bagi siswa.
c. Langkah-langkah menjelasakn: (10 merencanakan penjelasan, dan (2) menyajikan penjelasan.
2. Ketrampilan Bertanya Dasar
Umumnya orang bertanya jika ia ingin mengetahui apa yang belum diketahuinya. Didalam kelas, guru bertanya kepada swiswa untuk berbagai tujuan.
a. Tujuan penggunaan keterampilan bertanya (1) menarik siswa dalam pokok pembicaraan (2) menumbuhkan rasa ingin tahu sisw, (3)mengembangkan cara belajar siswa akatif, (4)mengetahui kesulitan belajar siswa (5) memotifasi siswa mwgeluarkan pendapat, (6) mengukur hasil belajar siswa.
b. Yang perlu diperhatikan dalam mengajukan pertanyaan: (1) Kehangatan dan keantusiasan, (2) kebiasaan-kebiasaan yang kurang baik diantaranya: (a) mengulangi pertanyaanya sendiri (b) mengulangi jawaban siswa (c) menjawab pernyataan sendiri (d) memancing jawaban serentak, (e) mengajukan pertanyaan ganda, (f) menentukan siswa sebelum pertanyaan ditemukan.

Ketrampilan Menjelaskan dan Bertanya

1. Ketrampilan Menjelaskan
Dalam kegiatan belajar-mengajar, menjelaskan merupakan tindakan yang banyak dilakukan, terutama oleh guru. Apabila seorang guru menjelaskan, artinya guru tersebut memberikan informasi sedemikian rupa sehingga siswa benar-benarmengerti dan memahami apa yang diinformasikan oleh guru.
a. Tujuan menjelaskan: (1) membantu siswa untuk memahami rumus, dalil, dan prinsip, (2) melibatkan siswa untuk berfikir, (3) mendapatkan balikan mengenai pemahaman siswa, (4) membimbing siswa dalam proses belajar untuk memecahkan masalah.
b. Beberapa prinsip yang perlu diperhatikan: (1) Penjelasan harus relevan denngan tujuan kegiatan belajar-mengajar, (2) penjelasanharus sesuai dengan tingkat kemampuan dan latar belakang siswa, (3) penjelasan harus sesuai dengan usia siswa, (4)penjelasan harus bermakna bagi siswa.
c. Langkah-langkah menjelasakn: (10 merencanakan penjelasan, dan (2) menyajikan penjelasan.
2. Ketrampilan Bertanya Dasar
Umumnya orang bertanya jika ia ingin mengetahui apa yang belum diketahuinya. Didalam kelas, guru bertanya kepada swiswa untuk berbagai tujuan.
a. Tujuan penggunaan keterampilan bertanya (1) menarik siswa dalam pokok pembicaraan (2) menumbuhkan rasa ingin tahu sisw, (3)mengembangkan cara belajar siswa akatif, (4)mengetahui kesulitan belajar siswa (5) memotifasi siswa mwgeluarkan pendapat, (6) mengukur hasil belajar siswa.
b. Yang perlu diperhatikan dalam mengajukan pertanyaan: (1) Kehangatan dan keantusiasan, (2) kebiasaan-kebiasaan yang kurang baik diantaranya: (a) mengulangi pertanyaanya sendiri (b) mengulangi jawaban siswa (c) menjawab pernyataan sendiri (d) memancing jawaban serentak, (e) mengajukan pertanyaan ganda, (f) menentukan siswa sebelum pertanyaan ditemukan.

KETERAMPILAN DASAR MENGAJAR

2010-04-20T07:50:00.000-07:00

Keterampilan Bertanya

Guru perlu menguasai keterampilan bertanya karena:

1.guru cenderung mendominasi kelas dengan ceramah,
2.siswa belum terbiasa mengajukan pertanyaan,
3.siswa harus dilibatkan secara mental-intelektual secara maksimal, dan
4.adanya anggapan bahwa pertanyaan hanya berfungsi untuk menguji pemahaman siswa.

Pertanyaan yang baik mempunyai berbagai fungsi antara lain:

1.mendorong siswa untuk berpikir,
2.meningkatkan keterlibatan siswa,
3.merangsang siswa untuk mengajukan pertanyaan,
4.mendiagnosis kelemahan siswa,
5.memusatkan perhatian siswa pada satu masalah, dan
6.membantu siswa mengungkapkan pendapat dengan bahasa yang baik.

Keterampilan bertanya dasar terdiri atas komponen-komponen:

1.pengajuan pertanyaan secara jelas dan singkat,
2.pemberian acuan,
3.pemusatan,
4.pemindahan giliran,
5.penyebaran,
6.pemberian waktu berpikir, dan
7.pemberian tuntunan.

Keterampilan bertanya lanjut terdiri dari komponen:

1.pengubahan tuntutan kognitif dalam menjawab pertanyaan,
2.pengaturan urutan pertanyaan,
3.penggunaan pertanyaan pelacak, dan
4.peningkatan terjadinya interaksi.

Keterampilan bertanya lanjut terdiri dari komponen:

1.pengubahan tuntutan kognitif dalam menjawab pertanyaan,
2.pengaturan urutan pertanyaan,
3.penggunaan pertanyaan pelacak, dan
4.penigkatan terjadinya interaksi.

Dalam menerapkan keterampilan bertanya dasar dan lanjut, guru perlu memperhatikan prinsip-prinsip berikut:

1.Kehangatan dan keantusiasan.
2.Menghindari kebiasaan mengulang pertanyaan sendiri, menjawab pertanyaan sendiri, mengajukan pertanyaan yang mengundang jawaban serempak, mengulangi jawaban siswa, mengajukan pertanyaan ganda, dan menunjuk siswa sebelum mengajukan pertanyaan
3.Waktu berpikir yang diberikan untuk pertanyaan tingkat lanjut lebih banyak dari yang diberikan untuk pertanyaan tingkat dasar.
4.Susun pertanyaan pokok dan nilai pertanyaan tersebut sesudah selesai mengajar.

Keterampilan Memberi Penguatan

Penguatan adalah respon yang diberikan oleh guru terhadap perilaku siswa yang baik, yang menyebabkan siswa tersebut terdorong untuk mengulangi atau meningkatkan perilaku yang baik tersebut.

Penguatan diberikan dengan tujuan meningkatkan motivasi siswa dalam belajar, mengontrol dan memotivasi perilaku yang negatif, menumbuhkan rasa percaya diri, serta memelihara iklim kelas yang kondusif.

Penguatan dapat dibagi menjadi penguatan verbal dan non-verbal. Penguatan verbal diberikan dalam bentuk kata-kata/kalimat pujian, sentuhan, kegiatan yang menyenangkan, serta benda atau simbol. Penguatan dapat juga diberikan dalam bentuk penguatan tak penuh, jika respon/perilaku siswa tidak sepenuhnya memenuhi harapan.

Dalam memberikan penguatan harus diperhatikan prinsip-prinsip berikut.

1.Kehangatan dan keantusiasan
2.Kebermaknaan
3.Hindari respon negatif
4.Penguatan harus bervariasi
5.Sasaran penguatan harus jelas
6.

Penguatan harus diberikan segera setelah perilaku yang diharapkan muncul.

Keterampilan Mengadakan Variasi

Variasi adalah keanekaan yang membuat sesuatu tidak monoton. Variasi di dalam kegiatan pembelajaran dapat menghilangkan kebosanan, meningkatkan minat dan keingintahuan siswa, melayani gaya belajar siswa yang beragam, serta meningkatkan kadar keaktifan siswa.

Komponen keterampilan mengadakan variasi dibagi menjadi 3 kelompok sebagai berikut.

1.Variasi dalam gaya mengajar yang meliputi variasi suara, pemusatan perhatian, kesenyapan, pergantian posisi guru, kontak pandang serta gerakan badan dan mimik.
2.Variasi pola interaksi dan kegiatan.
3.Variasi penggunaan alat bantu pengajaran yang meliputi alat/bahan yang dapat didengar, dilihat, dan dimanipulasi.

Dalam mengadakan variasi, guru perlu mengingat prinsip-prinsip penggunaannya yang meliputi: kesesuaian, kewajaran, kelancaran dan kesinambungan, serta perencanaan bagi alat/bahan yang memerlukan penataan khsusus.

Keterampilan Menjelaskan

Keterampilan menjelaskan sangat penting bagi guru karena sebagian besar percakapan guru yang mempunyai pengaruh terhadap pemahaman siswa adalah berupa penjelasan. Penguasaan keterampilan menjelaskan yang didemonstrasikan guru akan memungkinkan siswa memiliki pemahaman yang mantap tentang masalah yang dijelaskan, serta meningkatnya keterlibatan siswa dalam kegiatan pembelajaran.

Komponen keterampilan menjelaskan dibagi menjadi 2 kelompok yaitu:

1.Merencanakan materi penjelasan yang mencakup:
1.menganalisis masalah,
2.menentukan hubungan, serta
3.menggunakan hukum, rumus, dan generalisasi yang sesuai.

2.Menyajikan penjelasan, yang mencakup:
1.kejelasan, yaitu keterampilan yang erat kaitannya dengan penggunaan bahasa lisan,
2.penggunaan contoh dan ilustrasi, yang bisa dilakukan dengan pola induktif atau deduktif,
3.pemberian tekanan yang dapat dilakukan dengan berbagai variasi gaya mengajar, dan membuat struktur sajian, dan
4.balikan, yang bertujuan untuk mendapat informasi tentang tingkat pemahaman siswa, baik melalui pertanyaan mapun melalui tugas.

Penjelasan dapat diberikan pada awal, tengah, dan akhir pelajaran, dengan selalu memperhatikan karakteristik siswa yang diberi penjelasan serta materi/ masalah yang dijelaskan.

Sumber Strategi Belajar Mengajar karya Udin S. Winataputra

Metode-metode pembelajaran

2010-04-20T06:47:00.000-07:00

Metode-metode pembelajaran seperti yang ditampilkan dalam tabel di bawah ini, biasa digunakan dalam pelatihan atau kegiatan pendampingan kelompok belajar mandiri desa (KBMD) seperti yang dipaparkan pada Bab-5. Tetapi, metode-metode PRA/PLA pada Lampiran-1 sebenarnya juga bisa dimodifikasi dan digunakan untuk kegiatan KBMD, bukan hanya untuk kegiatan MDS saja. Setiap metode pembelajaran di atas, memiliki satu ‘rana pembelajaran’ yang paling menonjol meskipun juga mengandung rana pembelajaran lainnya. Ranah pembelajaran tersebut ada 3, yaitu: Rana kognitif atau rana perubahan pengetahuan (P); Rana afektif atau rana perubahan sikap-perilaku (S) ; dan Rana psikomotorik atau rana perubahan/peningkatan keterampilan (K).

CERAMAH

Metode ceramah yang dimaksud disini adalah ceramah dengan kombinasi metode yang bervariasi. Mengapa disebut demikian, sebab ceramah dilakukan dengan ditujukan sebagai pemicu terjadinya kegiatan yang partisipatif (curah pendapat,disko, pleno, penugasan, studi kasus, dll). Selain itu, ceramah yang dimaksud disini adalah ceramah yang cenderung interaktif, yaitu melibatkan peserta melalui adanya tanggapan balik atau perbandingan dengan pendapat dan pengalaman peserta. Media pendukung yang digunakan, seperti bahan serahan (handouts),transparansi yang ditayangkan dengan OHP, bahan presentasi yang ditayangkan dengan LCD, tulisan-tulisan di kartu metaplan dan/kertas plano, dll.

DISKUSI UMUM (DISKUSI KELAS)
Metode ini bertujuan untuk tukar menukar gagasan, pemikiran, informasi/
pengalaman diantara peserta, sehingga dicapai kesepakatan pokok-pokok pikiran
(gagasan, kesimpulan). Untuk mencapai kesepakatan tersebut, para peserta
dapat saling beradu argumentasi untuk meyakinkan peserta lainnya. Kesepakatan
pikiran inilah yang kemudian ditulis sebagai hasil diskusi. Diskusi biasanya
digunakan sebagai bagian yang tak terpisahkan dari penerapan berbagai metode
lainnya, seperti: penjelasan (ceramah), curah pendapat, diskusi kelompok,
permainan, dan lain-lain.

CURAH PENDAPAT (BRAINSTORMING)
Metode curah pendapat adalah suatu bentuk diskusi dalam rangka menghimpun
gagasan, pendapat, informasi, pengetahuan, pengalaman, dari semua peserta.
Berbeda dengan diskusi, dimana gagasan dari seseorang dapat ditanggapi
(didukung, dilengkapi, dikurangi, atau tidak disepakati) oleh peserta lain, pada
penggunaan metode curah pendapat pendapat orang lain tidak untuk ditanggapi.
Tujuan curah pendapat adalah untuk membuat kompilasi (kumpulan) pendapat,
informasi, pengalaman semua peserta yang sama atau berbeda. Hasilnya
kemudian dijadikan peta informasi, peta pengalaman, atau peta gagasan (mindmap)
untuk menjadi pembelajaran bersama.

DISKUSI KELOMPOK
Sama seperti diskusi, diskusi kelompok adalah pembahasan suatu topik dengan
cara tukar pikiran antara dua orang atau lebih, dalam kelompok-kelompok kecil,
yang direncanakan untuk mencapai tujuan tertentu. Metode ini dapat
membangun suasana saling menghargai perbedaan pendapat dan juga
meningkatkan partisipasi peserta yang masih belum banyak berbicara dalam
diskusi yang lebih luas. Tujuan penggunaan metode ini adalah mengembangkan
kesamaan pendapat atau kesepakatan atau mencari suatu rumusan terbaik
mengenai suatu persoalan.Setelah diskusi kelompok, proses dilanjutkan dengan
diskusi pleno. Pleno adalah istilah yang digunakan untuk diskusi kelas atau diskusi
umum yang merupakan lanjutan dari diskusi kelompok yang dimulai dengan
pemaparan hasil diskusi kelompok.

BERMAIN PERAN (ROLE-PLAY)
Bermain peran pada prinsipnya merupakan metode untuk ‘menghadirkan’ peranperan
yang ada dalam dunia nyata ke dalam suatu ‘pertunjukan peran’ di dalam
kelas/pertemuan, yang kemudian dijadikan sebagai bahan refleksi agar peserta
memberikan penilaian terhadap . Misalnya: menilai keunggulan maupun
kelemahan masing-masing peran tersebut, dan kemudian memberikan saran/
alternatif pendapat bagi pengembangan peran-peran tersebut. Metode ini lebih
menekankan terhadap masalah yang diangkat dalam ‘pertunjukan’, dan bukan pada
kemampuan pemain dalam melakukan permainan peran.

SIMULASI
Metode simulasi adalah bentuk metode praktek yang sifatnya untuk
mengembangkan ketermpilan peserta belajar (keterampilan mental maupun
fisik/teknis). Metode ini memindahkan suatu situasi yang nyata ke dalam
kegiatan atau ruang belajar karena adanya kesulitan untuk melakukan praktek di
dalam situasi yang sesungguhnya. Misalnya: sebelum melakukan praktek
penerbangan, seorang siswa sekolah penerbangan melakukan simulasi
penerbangan terlebih dahulu (belum benar-benar terbang). Situasi yang dihadapi
dalam simulasi ini harus dibuat seperti benar-benar merupakan keadaan yang
sebenarnya (replikasi kenyataan).Contoh lainnya, dalam sebuah pelatihan
fasilitasi, seorang peserta melakukan simulasi suatu metode belajar seakan-akan
tengah melakukannya bersama kelompok dampingannya. Pendamping lainnya
berperan sebagai kelompok dampingan yang benar-benar akan ditemui dalam
keseharian peserta (ibu tani, bapak tani, pengurus kelompok, dsb.). Dalam
contoh yang kedua, metode ini memang mirip dengan bermain peran. Tetapi
dalam simulasi, peserta lebih banyak berperan sebagai dirinya sendiri saat
melakukan suatu kegiatan/tugas yang benar-benar akan dilakukannya.

SANDIWARA
Metode sandiwara seperti memindahkan ‘sepenggal cerita’ yang menyerupai
kisah nyata atau situasi sehari-hari ke dalam pertunjukkan. Penggunaan metode ini
ditujukan untuk mengembangkan diskusi dan analisa peristiwa (kasus). Tujuannya
adalah sebagai media untuk memperlihatkan berbagai permasalahan pada suatu
tema (topik) sebagai bahan refleksi dan analisis solusi penyelesaian masalah.
Dengan begitu, rana penyadaran dan peningkatan kemampuan analisis
dikombinasikan secara seimbang.

DEMONSTRASI
Demonstrasi adalah metode yang digunakan untuk membelajarkan peserta
dengan cara menceritakan dan memperagakan suatu langkah-langkah
pengerjaan sesuatu. Demonstrasi merupakan praktek yang diperagakan kepada
peserta. Karena itu, demonstrasi dapat dibagi menjadi dua tujuan: demonstrasi
proses untuk memahami langkah demi langkah; dan demonstrasi hasil untuk
memperlihatkan atau memperagakan hasil dari sebuah proses.Biasanya, setelah
demonstrasi dilanjutkan dengan praktek oleh peserta sendiri. Sebagai hasil,
peserta akan memperoleh pengalaman belajar langsung setelah melihat,
melakukan, dan merasakan sendiri. Tujuan dari demonstrasi yang dikombinasikan
dengan praktek adalah membuat perubahan pada rana keterampilan.

PRAKTEK LAPANGAN
Metode praktik lapangan bertujuan untuk melatih dan meningkatkan kemampuan
peserta dalam mengaplikasikan pengetahuan dan keterampilan yang
diperolehnya. Kegiatan ini dilakukan di ‘lapangan’, yang bisa berarti di tempat
kerja, maupun di masyarakat. Keunggulan dari metode ini adalah pengalaman
nyata yang diperoleh bisa langsung dirasakan oleh peserta, sehingga dapat
memicu kemampuan peserta dalam mengembangkan kemampuannya. Sifat
metode praktek adalah pengembangan keterampilan.

PERMAINAN (GAMES)
Permainan (games), populer dengan berbagai sebutan antara lain pemanasan
(ice-breaker) atau penyegaran (energizer). Arti harfiah ice-breaker adalah
‘pemecah es’. Jadi, arti pemanasan dalam proses belajar adalah pemecah situasi
kebekuan fikiran atau fisik peserta. Permainan juga dimaksudkan untuk
membangun suasana belajar yang dinamis, penuh semangat, dan antusiasme.
Karakteristik permainan adalah menciptakan suasana belajar yang menyenangkan
(fun) serta serius tapi santai (sersan). Permainan digunakan untuk penciptaan
suasana belajar dari pasif ke aktif, dari kaku menjadi gerak (akrab), dan dari jenuh
menjadi riang (segar). Metode ini diarahkan agar tujuan belajar dapat dicapai
secara efisien dan efektif dalam suasana gembira meskipun membahas hal-hal
yang sulit atau berat.Sebaiknya permainan digunakan sebagai bagian dari proses
belajar, bukan hanya untuk mengisi waktu kosong atau sekedar permainan.
Permainan sebaiknya dirancang menjadi suatu ‘aksi’ atau kejadian yang dialami
sendiri oleh peserta, kemudian ditarik dalam proses refleksi untuk menjadi
hikmah yang mendalam (prinsip, nilai, atau pelajaran-pelajaran). Wilayah
perubahan yang dipengaruhi adalah rana sikap-nilai.

Pendekatan dan Metode Pembelajaran

2010-04-20T06:39:00.000-07:00

Dalam kenyataan sehari – hari sering kita jumpai sejumlah guru yang menggunakan metode tertentu yang kurang atau tidak cocok dengan isi dan tujuan pengajaran. Akibatnya, hasilnya tidak memadai, bahkan mungkin merugikan semua pihak terutama pihak siswa dan keluarganya, walaupun kebanyakan mereka tidak menyadari hal itu.
Agar proses belajar mengajar berjalan dengan lancar dan dapat mencapai tujuan pembelajaran, guru sebaiknya menentukan pendekatan dan metode yang akan digunakan sebelum melakukan proses belajar mengajar. Pemilihan suatu pendekatan dan metode tentu harus disesuaikan dengan tujuan pembelajaran dan sifat materi yang akan menjadi objek pembelajaran. Pembelajaran dengan menggunakan banyak metode akan menunjang pencapaian tujuan pembelajaran yang lebih bermakna.
Ketika mengajar di kelas 3 A Pak Mamat merasa ragu apakah persiapan mengajar untuk konsep persilangan di SLTP yang sudah disiapkannya dapat digunakan di kelas ini. Berdasarkan pengalamannya kelas 3 B agak berbeda dengan kelas 3 lainnya. Karena sebagian besar siswa di kelas tersebut mempunyai kemampuan belajar lebih rendah daripada rata – rata kemampuan kelas 3 di sekolahnya. Pak Mamat merencanakan materi pelajarannya dibagi menjadi beberapa kali pertemuan sehingga memerlukan waktu lebih banyak dibandingkan dengan kelas 3 yang lainnya. Metode yang digunakannya masih serupa dengan di kelas lain, hanya ditambah metode bermain peran. Pak Mamat merasa gembira karena siswa yang diperkirakan akan mengalami kesulitan belajar ternyata terbantu dengan cara yang ditempuhnya.

A. Pengertian Metode dan Pendekatan
Metode dibedakan dari pendekatan. Pendekatan lebih menekankan pada strategi dalam perencanaan, sedangkan metode lebih menekankan pada teknik pelaksanaannya. Satu pendekatan yang direncanakan untuk satu pembelajaran mungkin dalam pelaksanaan proses tersebut digunakan beberapa metode. Sebagai contoh dalam pembelajaran pencemaran lingkungan. Pendekatan yang digunakan dalam pembelajaran tersebut dapat dipilih dari beberapa pendekatan yang sesuai, antara lain pendekatan lingkungan. Ketika proses pembelajaran pencemaran lingkungan dilaksanakan dengan pendekatan lingkungan tersebut dapat digunakan beberapa metode, misalnya metode observasi, metode didkusi dan metode ceramah. Supaya lebih jelas ikuti perencanaan yang dilakukan oleh seorang guru ketika akan memberi pembelajaran pencemaran lingkungan tersebut. Pada awalnya ia memilih pendekatan lingkungan, berarti ia akan menggunakan lingkungan sebagai fokus pembelajaran. Pada akhir pembelajaran melalui konsep pencemaran lingkungan siswa akan memahami tentang lingkungan sekitarnya apakah sudah tercemar atau tidak. Untuk merealisasikan hal tersebut ia menggunakan metode diskusi dan ceramah. Dalam pembelajarannya ia membuat suatu masalah untuk didiskusikan oleh siswa kemudian ia akan mengakhiri pembelajaran tadi dengan memberi informasi yang berkaitan dengan hasil diskusi. Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa metode dan pendekatan dirancang untuk mencapai keberhasilan suatu tujuan pembelajaran.

B. Beberapa Pendekatan Pada KBM
Pendekatan yang digunakan dalam pembelajaran biologi antara lain sebagai berikut :

1. Pendekatan tujuan pembelajaran
Pendekatan ini berorientasi pada tujuan akhir yang akan dicapai. Sebenarnya pendekatan ini tercakup juga ketika seorang guru merencanakan pendekatan lainnya, karena suatu pendekatan itu dipilih untuk mencapai tujuan pembelajaran. Semua pendekatan dirancang untuk keberhasilan suatu tujuan.
Sebagai contoh : Apabila dalam tujuan pembelajaran tertera bahwa siswa dapat mengelompokan makhluk hidup, maka guru harus merancang pembelajaran, yang pada akhir pembelajaran tersebut siswa sudah dapat mengelompokan makhluk hidup. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan tersebut dapat berupa metode tugas atau karyawisata.

2. Pendekatan konsep
Pembelajaran dengan menggunakan pendekatan konsep berarti siswa dibimbing memahami suatu bahasan melalui pemahaman konsep yang terkandung di dalamnya. Dalam proses pembelajaran tersebut penguasaan konsep dan subkonsep yang menjadi fokus. Dengan beberapa metode siswa dibimbing untuk memahami konsep.
3. Pendekatan lingkungan
Penggunaan pendekatan lingkungan berarti mengaitkan lingkungan dalam suatu proses belajar mengajar. Lingkungan digunakan sebagai sumber belajar. Untuk memahami materi yang erat kaitannya dengan kehidupan sehari – hari sering digunakan pendekatan lingkungan.

4. Pendekatan inkuiri
Penggunaan pendekatan inkuiri berarti membelajarkan siswa untuk mengendalikan situasi yang dihadapi ketika berhubungan dengan dunia fisik yaitu dengan menggunakan teknik yang digunakan oleh para ahli peneliti ( Dettrick, G.W., 2001 ). Pendekatan inkuiri dibedakan menjadi inkuiri terpempin dan inkuiri bebas atau inkuiri terbuka. Perbedaan antara keduanya terletak pada siapa yang mengajukan pertanyaan dan apa tujuan dari kegiatannya.

5. Pendekatan penemuan
Penggunaan pendekatan penemuan berarti dalam kegiatan belajar mengajar siswa diberi kesempatan untuk menemukan sendiri fakta dan konsep tentang fenomena ilmiah. Penemuan tidak terbatas pada menemukan sesuatu yang benar – benar baru. Pada umumnya materi yang akan dipelajari sudah ditentukan oleh guru, demikian pula situasi yang menunjang proses pemahaman tersebut. Siswa akan melakukan kegiatan yang secara langsung berhubungan dengan hal yang akan ditemukan.

6. Pendekatan proses
Pada pendekatan proses, tujuan utama pembelajaran adalah mengembangkan kemampuan siswa dalam keterampilan proses seperti mengamati, berhipotesa, merencanakan, menafsirkan, dan mengkomunikasikan. Pendekatan keterampilan proses digunakan dan dikembangkan sejak kurikulum 1984. Penggunaan pendekatan proses menuntut keterlibatan langsung siswa dalam kegiatan belajar.

7. Pendekatan interaktif ( pendekatan pertanyaan anak )
Pendekatan ini memberi kesempata pada siswa uuntuk mengajukan pertanyaan untuk kemudian melakukan penyelidikan yang berkaitan dengan pertanyaan yang mereka ajukan ( Faire & Cosgrove, 1988 dalam Herlen W, 1996 ). Pertanyaan yang diiajukn siswa sangat bervariasi sehingga guru perlu melakukan llangkah – langkah mengumpulkan, memilih, dan mengubah pertanyaan tersebut menjadi suatu kegiatan yng spesifik.

8. Pendekatan pemecahan masalah
Pendekatan pemecahan masalah berangkat dari masalah yang harus dipecahkan melalui praktikum atau pengamatan. Dalam pendekatan ini ada dua versi. Versi pertama siswa dapat menerima saran tentang prosedur yang digunakan, cara mengumpulkan data, menyusun data, dan menyusun serangkaian pertanyaan yang mengarah ke pemecahan masalah. Versi kedua, hanya masalah yang dimunculkan, siswa yang merancang pemecahannya sendiri. Guru berperan hanya dalam menyediakan bahan dan membantu memberi petunjuk.

9. Pendekatan sains teknologi dan masyarakat ( STM )
Hasil penelitian dari National Science Teacher Association ( NSTA ) ( dalam Poedjiadi, 2000 ) menunjukan bahwa pembelajaran sains dengan menggunakan pendekatan STM mempunyai beberapa perbedaan jika dibandingkan dengan cara biasa. Perbedaan tersebut ada pada aspek : kaitan dan aplikasi bahan pelajaran, kreativitas, sikap, proses, dan konsep pengetahuan. Melalui pendekatan STM ini guru dianggap sebagai fasilitator dan informasi yang diterima siswa akan lebih lama diingat. Sebenarnya dalam pembelajaran dengan menggunakan pendekatan STM ini tercakup juga adanya pemecahan masalah, tetapi masalah itu lebih ditekankan pada masalah yang ditemukan sehari – hari, yang dalam pemecahannya menggunakan langkah – langkah ilmiah

10. Pendekatan terpadu
Pendekatan ini merupakan pendekatan yang intinya memadukan dua unsur atau lebih dalam suatu kegiatan pembelajaran. Pemaduan dilakukan dengan menekankan pada prinsip keterkaitan antar satu unsur dengan unsur lain, sehingga diharapkan terjadi peningkatan pemahaman yang lebih bermakna dan peningkatan wawasan karena satu pembelajaran melibatkan lebih dari satu cara pandang.
Pendekatan terpadu dapat diimplementasikan dalam berbagai model pembelajaran. Di Indonesia, khususnya di tingkat pendidikan dasar terdapat tiga model pemdekatan terpadu yang sedang berkembang yaitu model keterhubungan, model jaring laba – laba, model keterpaduan.
Perbandingan model pembelajaran terpadu
Model keterhubungan Model jaring laba – laba Model keterpaduan

C. Beberapa Metode Pada KBM
Beberapa metode yang sering digunakan dalam pembelajaran biologi adalah :

1. Metode ceramah
Metode ceramah adalah metode penyampaian bahan pelajaran secara lisan. Metode ini banyak dipilih guru karena mudah dilaksanakan dan tidak membutuhkan alat bantu khusus serta tidak perlu merancang kegiatan siswa. Dalam pengajaran yang menggunakan metode ceramah terdapat unsur paksaan. Dalam hal ini siswa hanya diharuskan melihat dan mendengar serta mencatat tanpa komentar informasi penting dari guru yang selalu dianggap benar itu. Padahal dalam diri siswa terdapat mekanisme psikologis yang memungkinkannya untuk menolak disamping menerima informasi dari guru. Inilah yang disebut kemampuan untuk mengatur dan mengarahkan diri.

2. Metode tanya jawab
Metode tanya jawab dapat menarik dan memusatkan perhatian siswa. Dengan mengajukan pertanyaan yang terarah, siswa akan tertarik dalam mengembangkan daya pikir. Kemampuan berpikir siswa dan keruntutan dalam mengemukakan pokok – pokok pikirannya dapat terdeteksi ketika menjawab pertanyaan. Metode ini dapat menjadi pendorong bagi siswa untuk mengadakan penelusuran lebih lanjut pada berbagai sumber belajar. Metode ini akan lebih efektif dalam mencapai tujuan apabila sebelum proses pembelajaran siswa ditugasi membaca materi yang akan dibahas.

3. Metode diskusi
Metode diskusi adalah cara pembelajaran dengan memunculkan masalah. Dalam diskusi terjadi tukar menukar gagasan atau pendapat untuk memperoleh kesamaan pendapat. Dengan metode diskusi keberanian dan kreativitas siswa dalam mengemukakan gagasan menjadi terangsang, siswa terbiasa bertukar pikiran dengan teman, menghargai dan menerima pendapat orang lain, dan yang lebih penting melalui diskusi mereka akan belajar bertanggung jawab terhadap hasil pemikiran bersama.

4. Metode belajar kooperatif
Dalam metode ini terjadi interaksi antar anggota kelompok dimana setiap kelompok terdiri dari 4-5 orang. Semua anggota harus turut terlibat karena keberhasilan kelompok ditunjang oleh aktivitas anggotanya, sehingga anggota kelompok saling membantu. Model belajar kooperatif yang sering diperbincangkan yaitu belajar kooperatif model jigsaw yakni tiap anggota kelompok mempelajari materi yang berbeda untuk disampaikan atau diajarkan pada teman sekelompoknya.

5. Metode demonstrasi
Metode demonstrasi adalah cara penyajian pelajaran dengan memeragakan suatu proses kejadian. Metode demonstrasi biasanya diaplikasikan dengan menggunakan alat – alat bantu pengajaran seperti benda – benda miniatur, gambar, perangkat alat – alat laboratorium dan lain – lain. Akan tetapi, alat demonstrasi yang paling pokok adalah papan tulis dan white board, mengingat fungsinya yang multi proses. Dengan menggunakan papan tulis guru dan siswa dapat menggambarkan objek, membuat skema, membuat hitungan matematika, dan lain – lain peragaan konsep serta fakta yang memungkinkan.

6. Metode ekspositori atau pameran
Metode ekspositori adalah suatu penyajian visual dengan menggunakan benda dua dimensi atau tiga dimensi, dengan maksud mengemukakan gagasan atau sebagai alat untuk membantu menyampaikan informasi yang diperlukan.

7. Metode karyawisata/widyamisata
Metode karyawisata/widyawisata adalah cara penyajian dengan membawa siswa mempelajari materi pelajaran di luar kelas. Karyawisata memanfaatkan lingkungan sebagai sumber belajar, dapat meransang kreativitas siswa, informasi dapat lebih luas dan aktual, siswa dapat mencari dan mengolah sendiri informasi. Tetapi karyawisata memerlukan waktu yang panjang dan biaya, memerlukan perencanaan dan persiapan yang tidak sebentar.

8. Metode penugasan
Metode ini berarti guru memberi tugas tertentu agar siswa melakukan kegiatan belajar. Metode ini dapat mengembangkan kemandirian siswa, meransang untuk belajar lebih banyak, membina disiplin dan tanggung jawab siswa, dan membina kebiasaan mencari dan mengolah sendiri informasi. Tetapi dlam metode ini sulit mengawasi mengenai kemungkinan siswa tidak bekerja secara mandiri.

9. Metode eksperimen
Metode eksperimen adalah cara penyajian pelajaran dengan menggunakan percobaan. Dengan melakukan eksperimen, siswa menjadi akan lebih yakin atas suatu hal daripada hanya menerima dari guru dan buku, dapat memperkaya pengalaman, mengembangkan sikap ilmiah, dan hasil belajar akan bertahan lebih lama dalam ingatan siswa. Metode ini paling tepat apabila digunakan untuk merealisasikan pembelajaran dengan pendekatan inkuiri atau pendekatan penemuan.

10. Metode bermain peran
Pembelajaran dengan metode bermain peran adalah pembelajaran dengan cara seolah – olah berada dalam suatu situasi untuk memperoleh suatu pemahaman tentang suatu konsep. Dalam metode ini siswa berkesempatanm terlibat secara aktif sehingga akan lebih memahami konsep dan lebih lama mengingat, tetapi memerlukan waktu lama.

Pendekatan dan metode yang dipilih guru dalam memberikan suatu materi pelajaran sangat menentukan terhadap keberhasilan proses pembelajaran. Tidak pernah ada satu pendekatan dan metode yang cocok untuk semua materi pelajaran, dan pada umumnya untuk merealisasikan satu pendekatan dalam mencapai tujuan digunakan multi metode.
Metode dibedakan dari pendekatan ; metode lebih menekankan pada pelaksanaan kegiatan, sedangkan pendekatan ditekankan pada perencanaannya. Ada lima hal yang perlu diperhatikan guru dalam memilih suatu metode mengajar yaitu :
• Kemampuan guru dalam menggunakan metode.
• Tujuan pengajaran yang akan dicapai.
• Bahan pengajaran yang perlu dipelajari siswa.
• Perbedaan individual dalam memanfaatkan inderanya.
• Sarana dan prasarana yang ada di sekolah.
Beberapa pendekatan yang digunakan dalam pembelajaran biologi adalah pendekatan konsep, pendekatan keterampilan proses, pendekatan lingkungan, pendekatan inkuiri, pendekatan penemuan, pendekatan interaktif, pendekatan pemecahan masalah, pendekatan Sains Teknologi Masyarakat, dan pendekatan terpadu. Untuk merealisasikan suatu pendekatan dalam mencapai tujuan dapat digunakan beberapa metode antara lain metode ceramah, metode tanya jawab, metode diskusi, metode demonstrasi, metode ekspositori, metode karyawisata, metode penugasan, metode eksperimen, metode belajar kooperatif, dan metode bermain peran.

DAFTAR PUSTAKA

Dirdjosoemarto dkk. 2004. Strategi Belajar Mengajar Biologi. Bandung : FPMIPA UPI dan JICA IMSTEP.
Roestiyah. 1991. Strategi Belajar Mengajar. Jakarta : Rineka Cipta.
Syah Muhibbin. 1995. Psikologi Pendidikan suatu Pendekatan Baru. Bandung : Remaja Rosda Karya.

Model Pembelajaran Contextual Teaching and Learning (CTL)

2010-04-20T00:17:00.000-07:00

Permasalah terbesar yang dihadapi para peserta didik sekarang (siswa) adalah mereka belum bisa menghubungkan antara apa yang mereka pelajari dan bagaimana pengetahuan itu akan digunakan. Hal ini dikarenakan cara mereka memperolah informasi dan motivasi diri belum tersentuh oleh metode yang betul-betul bisa membantu mereka. Para siswa kesulitan untuk memahami konsep-konsep akademis (seperti konsep-konsep matematika, fisika, atau biologi), karena metode mengajar yang selama ini digunakan oleh pendidik (guru) hanya terbatas pada metode ceramah. Di sini lain tentunya siswa tahu apa yang mereka pelajari saat ini akan sangat berguna bagi kehidupan mereka di masa datang, yaitu saat mereka bermasyarakat ataupun saat di tempat kerja kelak. Oleh karena itu diperlukan suatu metode yang benar-benar bisa memberi jawaban dari masalah ini. Salah satu metode yang bisa lebih memberdayakan siswa dalah pendekatan kontekstual (Contextual Teaching and Learning / CTL)

Contextual Teaching and Learning (CTL) adalah sistem pembelajaran yang cocok dengan kinerja otak, untuk menyusun pola-pola yang mewujudkan makna, dengan cara menghubungkan muatan akademis dengan konteks kehidupan sehari-hari peserta didik. Hal ini penting diterapkan agar informasi yang diterima tidak hanya disimpan dalam memori jangka pendek, yang mudah dilupakan, tetapi dapat disimpan dalam memori jangka panjang sehingga akan dihayati dan diterapkan dalam tugas pekerjaan.

CTL disebut pendekatan kontektual karena konsep belajar yang membantu guru mengaitkan antara materi yang diajarkannya dengan situasi dunia nyata siswa dan mendorong siswa membuat hubungan antara pengetahuan yang dimilikinya dengan penerapannya dalam kehidupan mereka sebagai anggota masyarakat.

Menurut teori pembelajran kontekstual, pembelajaran terjadi hanya ketika siswa (peserta didik) memproses informasi atau pengetahuan baru sedemikian rupa sehingga dapat terserap kedalam benak mereka dan mereka mampu menghubungannya dengan kehidupan nyata yang ada di sekitar mereka. Pendekatan ini mengasumsikan bahwa pikiran secara alami akan mencari makna dari hubungan individu dengan linkungan sekitarnya.

Berdasarkan pemahaman di atas, menurut metode pembelajaran kontekstual kegiatan pembelajaran tidak harus dilakukan di dalam ruang kelas, tapi bisa di laboratorium, tempat kerja, sawah, atau tempat-tempat lainnya. Mengharuskan pendidik (guru) untuk pintar-pintar memilih serta mendesain linkungan belajar yang betul-betul berhubungan dengan kehidupan nyata, baik konteks pribadi, sosial, budaya, ekonomi, kesehatan, serta lainnya, sehingga siswa memiliki pengetahuan/ ketrampilan yang dinamis dan fleksibel untuk mengkonstruksi sendiri secara aktif pemahamannya.

Dalam linkungan seperti itu, para siswa dapat menemukan hubungan bermakna antara ide-ide abstrak dengan aplikasi praktis dalam konteks dunia nyata; konsep diinternalisasi melalui menemukan, memperkuat, serta menghubungkan. Sebagai contoh, kelas fisika yang mempelajari tentang konduktivitas termal dapat mengukur bagaimana kualitas dan jumlah bahan bangunan mempengaruhi jumlah energi yang dibutuhkan untuk menjaga gedung saat terkena panas atau terkena dingin. Atau kelas biologi atau kelas kimia bisa belajar konsep dasar ilmu alam dengan mempelajari penyebaran AIDS atau cara-cara petani bercocok tanam dan pengaruhnya terhadap lingkungan.

Dengan menerapkan CTL tanpa disadari pendidik telah mengikuti tiga prinsip ilmiah modern yang menunjang dan mengatur segala sesuatu di alam semesta, yaitu: 1) Prinsip Kesaling-bergantungan, 2) Prinsip Diferensiasi, dan 3) Prinsip Pengaturan Diri.

Prinsip kesaling-bergantungan mengajarkan bahwa segala sesuatu di alam semesta saling bergantung dan saling berhubungan. Dalam CTL prinsip kesaling-bergantungan mengajak para pendidik untuk mengenali keterkaitan mereka dengan pendidik lainnya, dengan siswa-siswa, dengan masyarakat dan dengan lingkungan. Prinsip kesaling-bergantungan mengajak siswa untuk saling bekerjasama, saling mengutarakan pendapat, saling mendengarkan untuk menemukan persoalan, merancang rencana, dan mencari pemecahan masalah. Prinsipnya adalah menyatukan pengalaman-pengalaman dari masing-masing individu untuk mencapai standar akademik yang tinggi.

Prinsip diferensiasi merujuk pada dorongan terus menerus dari alam semesta untuk menghasilkan keragaman, perbedaan dan keunikan. Dalam CTL prinsip diferensiasi membebaskan para siswa untuk menjelajahi bakat pribadi, memunculkan cara belajar masing-masing individu, berkembang dengan langkah mereka sendiri. Disini para siswa diajak untuk selalu kreatif, berpikir kritis guna menghasilkan sesuatu yang bermanfaat.

Prinsip pengaturan diri menyatakan bahwa segala sesuatu diatur, dipertahankan dan disadari oleh diri sendiri. Prinsip ini mengajak para siswa untuk mengeluarkan seluruh potensinya. Mereka menerima tanggung jawab atas keputusan dan perilaku sendiri, menilai alternatif, membuat pilihan, mengembangkan rencana, menganalisis informasi, menciptakan solusi dan dengan kritis menilai bukti. Selanjutnya dengan interaksi antar siswa akan diperoleh pengertian baru, pandangan baru sekaligus menemukan minat pribadi, kekuatan imajinasi, kemampuan mereka dalam bertahan dan keterbatasan kemampuan.

Kembali ke konsep tentang CTL. Dalam pembelajaran kontekstual guru dituntut membantu siswa dalam mencapai tujuannya. Maksudnya adalah guru lebih berurusan dengan strategi dari pada memberi informasi. Di sini guru hanya mengelola kelas sebagai sebuah tim yang bekerja sama untuk menemukan sesuatu yang baru bagi siswa. Kegiatan belajar mengajar (KBM) lebih menekankan Student Centered daripada Teacher Centered. Menurut Depdiknas guru harus melaksanakan beberapa hal sebagai berikut: 1) Mengkaji konsep atau teori yang akan dipelajari oleh siswa. 2) Memahami latar belakang dan pengalaman hidup siswa melalui proses pengkajian secara seksama. 3) Mempelajari lingkungan sekolah dan tempat tinggal siswa yang selanjutnya memilih dan mengkaiykan dengan konsep atau teori yang akan dibahas dalam pembelajaran kontekstual. 4) Merancang pengajaran dengan mengkaitkan konsep atau teori yang dipelajari dengan mempertimbangkan pengalaman yang dimiliki siswa dan lingkungan hidup mereka. 5) Melaksanakan penilaian terhadap pemahaman siswa, dimana hasilnya nanti dijadikan bahan refeksi terhadap rencana pemebelajaran dan pelaksanaannya.

Kurikulum dan pengajaran yang didasarkan pada strategi pembelajaran kontekstual harus disusun untuk mendorong lima bentuk pembelajaran penting: Mengaitkan, Mengalami, Menerapkan, Kerjasama, dan Mentransfer.

MENGAITKAN: Belajar dalam konteks pengalaman hidup, atau mengaitkan. Guru menggunakan strategi ini ketia ia mengkaitkan konsep baru dengan sesuatu yang sudah dikenal siswa. Jadi dengan demikian, mengaitkan apa yang sudah diketahui siswa dengan informasi baru. Kurikulum yang berupaya untuk menempatkan pembelajaran dalam konteks pengalaman hidup harus bisa membuat siswa memperhatian kejadian sehari-hari yang mereka lihat, peristiwa yang terjadi di sekitar, atau kondisi-kondisi tertentu, lalu mengubungan informasi yang telah mereka peroleh dengan pelajaran kemudian berusaha untuk menemukan pemecahan masalah terhadap permasalahan tersebut.

MENGALAMI: Belajar dalam konteks eksplorasi, mengalami. Mengalami merupakan inti belajar kontekstual dimana mengaitkan berarti menghubungkan informasi baru dengan pengelaman maupun pengetahui sebelumnya. Belajar dapat terjadi lebih cepat ketika siswa dapat memanipulasi peralatan dan bahan-bahan dan untuk melakukan bentuk-bentuk penelitian aktif.

MENERAPKAN: Menerapkan konsep-konsep dan informasi dalam konteks yang bermanfaat bagi diri siswa. Siswa menerapkan suatu konsep ketika ia malakukan kegiatan pemecahan masalah. Guru dapat memotivasi siswa dengan memberikam latihan yang realistik dan relevan.

KERJASAMA: Belajar dalam konteks berbagi, merespons, dan berkomunikasi dengan siswa lain adalah strategi pengajaran utama dalam pengajaran kontekstual. Siswa yang bekerja secara individu sering tidak membantu kemajuan yang signifikan. Sebaliknya, siswa yang bekerja secara kelompok sering dapat mengatasi masalah yang komplek dengan sedikit bantuan. Pengalaman bekerja sama tidak hanya membantu siswa mempelajari materi, juga konsisten dengan dunia nyata. Seorang karyawan yang dapat berkomunikasi secara efektif, yang dapat berbagi informasi dengan baik, dan yang dapat bekerja dengan nyaman dalam sebuah tim tentunya sangat dihargai di tempat kerja. Oleh karena itu, sanat penting untuk mendorong siswa mengembangkan keterampilan bekerja sama ini.

MENTRASFER: Belajar dalam konteks pengetahuan yang ada, atau mentransfer, menggunakan dan membangun atas apa yang telah dipelajari siswa. Peran guru membuat bermacam-macam pengelaman belajar dengan focus pada pemahaman bukan hapalan.

Menurut Depdiknas untuk penerapannya, pendekatan kontektual (CTL) memiliki tujuah komponen utama, yaitu konstruktivisme (constructivism), menemukan (Inquiry), bertanya (Questioning), masyarakat-belajar (Learning Community), pemodelan (modeling), refleksi (reflection), dan penilaian yang sebenarnya (Authentic). Adapaun penjelasannya sebagai berikut:

1. Konstruktivisme (constructivism). Kontruktivisme merupakan landasan berpikir CTL, yang menekankan bahwa belajar tidak hanya sekedar menghafal, mengingat pengetahuan tetapi merupakan suatu proses belajar mengajar dimana siswa sendiri aktif secara mental mebangun pengetahuannya, yang dilandasi oleh struktur pengetahuanyang dimilikinya.

2. Menemukan (Inquiry). Menemukan merupakan bagaian inti dari kegiatan pembelajaran berbasis kontekstual Karen pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh siswa diharapkan bukan hasil mengingat seperangkat fakta-fakta tetapi hasil dari menemukan sendiri. Kegiatan menemukan (inquiry) merupakan sebuah siklus yang terdiri dari observasi (observation), bertanya (questioning), mengajukan dugaan (hiphotesis), pengumpulan data (data gathering), penyimpulan (conclusion).

3. Bertanya (Questioning). Pengetahuan yang dimiliki seseorang selalu dimulai dari bertanya. Bertanya merupakan strategi utama pembelajaan berbasis kontekstual. Kegiatan bertanya berguna untuk : 1) menggali informasi, 2) menggali pemahaman siswa, 3) membangkitkan respon kepada siswa, 4) mengetahui sejauh mana keingintahuan siswa, 5) mengetahui hal-hal yang sudah diketahui siswa, 6) memfokuskan perhatian pada sesuatu yang dikehendaki guru, 7) membangkitkan lebih banyak lagi pertanyaan dari siswa, untuk menyegarkan kembali pengetahuan siswa.

4. Masyarakat Belajar (Learning Community). Konsep masyarakat belajar menyarankan hasil pembelajaran diperoleh dari hasil kerjasama dari orang lain. Hasil belajar diperolah dari ‘sharing’ antar teman, antar kelompok, dan antar yang tau ke yang belum tau. Masyarakat belajar tejadi apabila ada komunikasi dua arah, dua kelompok atau lebih yang terlibat dalam komunikasi pembelajaran saling belajar.

5. Pemodelan (Modeling). Pemodelan pada dasarnya membahasakan yang dipikirkan, mendemonstrasi bagaimana guru menginginkan siswanya untuk belajar dan malakukan apa yang guru inginkan agar siswanya melakukan. Dalam pembelajaran kontekstual, guru bukan satu-satunya model. Model dapat dirancang dengan ,elibatkan siswa dan juga mendatangkan dari luar.

6. Refleksi (Reflection). Refleksi merupakan cara berpikir atau respon tentang apa yang baru dipelajari aau berpikir kebelakang tentang apa yang sudah dilakukan dimasa lalu. Realisasinya dalam pembelajaran, guru menyisakan waktu sejenak agar siswa melakukan refleksi yang berupa pernyataan langsung tentang apa yang diperoleh hari itu.

7. Penilaian yang sebenarnya ( Authentic Assessment). Penialaian adalah proses pengumpulan berbagai data yang bisa memberi gambaran mengenai perkembangan belajar siswa. Dalam pembelajaran berbasis CTL, gambaran perkembangan belajar siswa perlu diketahui guru agar bisa memastikan bahwa siswa mengalami pembelajaran yang benar. Fokus penilaian adalah pada penyelesaian tugas yang relevan dan kontekstual serta penilaian dilakukan terhadap proses maupun hasil.

Kelebihan & Kekurangan Contextual Teaching and Learning

Kelebihan
1. Pembelajaran menjadi lebih bermakna dan riil. Artinya siswa dituntut untuk dapat menagkap hubungan antara pengalaman belajar di sekolah dengan kehidupan nyata. Hal ini sangat penting, sebab dengan dapat mengorelasikan materi yang ditemukan dengan kehidupan nyata, bukan saja bagi siswa materi itu akan berfungsi secara fungsional, akan tetapi materi yang dipelajarinya akan tertanam erat dalam memori siswa, sihingga tidak akan mudah dilupakan.
2. Pembelajaran lebih produktif dan mampu menumbuhkan penguatan konsep kepada siswa karena metode pembelajaran CTL menganut aliran konstruktivisme, dimana seorang siswa dituntun untuk menemukan pengetahuannya sendiri. Melalui landasan filosofis konstruktivisme siswa diharapkan belajar melalui ”mengalami” bukan ”menghafal”.

Kelemahan
1. Guru lebih intensif dalam membimbing. Karena dalam metode CTL. Guru tidak lagi berperan sebagai pusat informasi. Tugas guru adalah mengelola kelas sebagai sebuah tim yang bekerja bersama untuk menemukan pengetahuan dan ketrampilan yang baru bagi siswa. Siswa dipandang sebagai individu yang sedang berkembang. Kemampuan belajar seseorang akan dipengaruhi oleh tingkat perkembangan dan keluasan pengalaman yang dimilikinya. Dengan demikian, peran guru bukanlah sebagai instruktur atau ” penguasa ” yang memaksa kehendak melainkan guru adalah pembimbing siswa agar mereka dapat belajar sesuai dengan tahap perkembangannya.
2. Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk menemukan atau menerapkan sendiri ide–ide dan mengajak siswa agar dengan menyadari dan dengan sadar menggunakan strategi–strategi mereka sendiri untuk belajar. Namun dalam konteks ini tentunya guru memerlukan perhatian dan bimbingan yang ekstra terhadap siswa agar tujuan pembelajaran sesuai dengan apa yang diterapkan semula.

Metode Pembelajaran Efektif

2010-04-20T00:11:00.000-07:00

Belajar atau pembelajaran adalah merupakan sebuah kegiatan yang wajib kita lakukan dan kita berikan kepada anak-anak kita. Karena ia merupakan kunci sukses unutk menggapai masa depan yang cerah, mempersiapkan generasi bangsa dengan wawasan ilmu pengetahuan yang tinggi. Yang pada akhirnya akan berguna bagi bangsa, negara, dan agama. Melihat peran yang begitu vital, maka menerapkan metode yang efektif dan efisien adalah sebuah keharusan. Dengan harapan proses belajar mengajar akan berjalan menyenakngkan dan tidak membosankan. Di bawah ini adalah beberapa metode pembelajaran efektif, yang mungkin bisa kita persiapkan.

Metode Debat
Metode debat merupakan salah satu metode pembelajaran yang sangat penting untuk meningkatkan kemampuan akademik siswa. Materi ajar dipilih dan disusun menjadi paket pro dan kontra. Siswa dibagi ke dalam beberapa kelompok dan setiap kelompok terdiri dari empat orang. Di dalam kelompoknya, siswa (dua orang mengambil posisi pro dan dua orang lainnya dalam posisi kontra) melakukan perdebatan tentang topik yang ditugaskan. Laporan masing-masing kelompok yang menyangkut kedua posisi pro dan kontra diberikan kepada guru.
Selanjutnya guru dapat mengevaluasi setiap siswa tentang penguasaan materi yang meliputi kedua posisi tersebut dan mengevaluasi seberapa efektif siswa terlibat dalam prosedur debat.
Pada dasarnya, agar semua model berhasil seperti yang diharapkan pembelajaran kooperatif, setiap model harus melibatkan materi ajar yang memungkinkan siswa saling membantu dan mendukung ketika mereka belajar materi dan bekerja saling tergantung (interdependen) untuk menyelesaikan tugas. Ketrampilan sosial yang dibutuhkan dalam usaha berkolaborasi harus dipandang penting dalam keberhasilan menyelesaikan tugas kelompok. Ketrampilan ini dapat diajarkan kepada siswa dan peran siswa dapat ditentukan untuk memfasilitasi proses kelompok. Peran tersebut mungkin bermacam-macam menurut tugas, misalnya, peran pencatat (recorder), pembuat kesimpulan (summarizer), pengatur materi (material manager), atau fasilitator dan peran guru bisa sebagai pemonitor proses belajar.

Metode Role Playing
Metode Role Playing adalah suatu cara penguasaan bahan-bahan pelajaran melalui pengembangan imajinasi dan penghayatan siswa. Pengembangan imajinasi dan penghayatan dilakukan siswa dengan memerankannya sebagai tokoh hidup atau benda mati. Permainan ini pada umumnya dilakukan lebih dari satu orang, hal itu bergantung kepada apa yang diperankan. Kelebihan metode Role Playing:
Melibatkan seluruh siswa dapat berpartisipasi mempunyai kesempatan untuk memajukan kemampuannya dalam bekerjasama.
1. Siswa bebas mengambil keputusan dan berekspresi secara utuh.
2. Permainan merupakan penemuan yang mudah dan dapat digunakan dalam situasi dan waktu yang berbeda.
3. Guru dapat mengevaluasi pemahaman tiap siswa melalui pengamatan pada waktu melakukan permainan.
4. Permainan merupakan pengalaman belajar yang menyenangkan bagi anak.

Metode Pemecahan Masalah (Problem Solving)
Metode pemecahan masalah (problem solving) adalah penggunaan metode dalam kegiatan pembelajaran dengan jalan melatih siswa menghadapi berbagai masalah baik itu masalah pribadi atau perorangan maupun masalah kelompok untuk dipecahkan sendiri atau secara bersama-sama.
Orientasi pembelajarannya adalah investigasi dan penemuan yang pada dasarnya adalah pemecahan masalah.
Adapun keunggulan metode problem solving sebagai berikut:
1. Melatih siswa untuk mendesain suatu penemuan.
2. Berpikir dan bertindak kreatif.
3. Memecahkan masalah yang dihadapi secara realistis
4. Mengidentifikasi dan melakukan penyelidikan.
5. Menafsirkan dan mengevaluasi hasil pengamatan.
6. Merangsang perkembangan kemajuan berfikir siswa untuk menyelesaikan masalah yang dihadapi dengan tepat.
7. Dapat membuat pendidikan sekolah lebih relevan dengan kehidupan, khususnya dunia kerja.
Kelemahan metode problem solving sebagai berikut:
1. Beberapa pokok bahasan sangat sulit untuk menerapkan metode ini. Misal terbatasnya alat-alat laboratorium menyulitkan siswa untuk melihat dan mengamati serta akhirnya dapat menyimpulkan kejadian atau konsep tersebut.
2. Memerlukan alokasi waktu yang lebih panjang dibandingkan dengan metode pembelajaran yang lain.

Pembelajaran Berdasarkan Masalah
Problem Based Instruction (PBI) memusatkan pada masalah kehidupannya yang bermakna bagi siswa, peran guru menyajikan masalah, mengajukan pertanyaan dan memfasilitasi penyelidikan dan dialog.
Langkah-langkah:
1. Guru menjelaskan tujuan pembelajaran. Menjelaskan logistik yang dibutuhkan. Memotivasi siswa terlibat dalam aktivitas pemecahan masalah yang dipilih.
2. Guru membantu siswa mendefinisikan dan mengorganisasikan tugas belajar yang berhubungan dengan masalah tersebut (menetapkan topik, tugas, jadwal, dll.)
3. Guru mendorong siswa untuk mengumpulkan informasi yang sesuai, melaksanakan eksperimen untuk mendapatkan penjelasan dan pemecahan masalah, pengumpulan data, hipotesis, pemecahan masalah.
4. Guru membantu siswa dalam merencanakan dan menyiapkan karya yang sesuai seperti laporan dan membantu mereka berbagi tugas dengan temannya.
5. Guru membantu siswa untuk melakukan refleksi atau evaluasi terhadap penyelidikan mereka dan proses-proses yang mereka gunakan.
Kelebihan:
1. Siswa dilibatkan pada kegiatan belajar sehingga pengetahuannya benar-benar diserapnya dengan baik.
2. Dilatih untuk dapat bekerjasama dengan siswa lain.
3. Dapat memperoleh dari berbagai sumber.
Kekurangan:
1. Untuk siswa yang malas tujuan dari metode tersebut tidak dapat tercapai.
2. Membutuhkan banyak waktu dan dana.
3. Tidak semua mata pelajaran dapat diterapkan dengan metode ini

Cooperative Script
Skrip kooperatif adalah metode belajar dimana siswa bekerja berpasangan dan secara lisan mengikhtisarkan bagian-bagian dari materi yang dipelajari.
Langkah-langkah:
1. Guru membagi siswa untuk berpasangan.
2. Guru membagikan wacana / materi tiap siswa untuk dibaca dan membuat ringkasan.
3. Guru dan siswa menetapkan siapa yang pertama berperan sebagai pembicara dan siapa yang berperan sebagai pendengar.
4. Pembicara membacakan ringkasannya selengkap mungkin, dengan memasukkan ide-ide pokok dalam ringkasannya. Sementara pendengar menyimak / mengoreksi / menunjukkan ide-ide pokok yang kurang lengkap dan membantu mengingat / menghapal ide-ide pokok dengan menghubungkan materi sebelumnya atau dengan materi lainnya.
5. Bertukar peran, semula sebagai pembicara ditukar menjadi pendengar dan sebaliknya, serta lakukan seperti di atas.
6. Kesimpulan guru.
7. Penutup.
Kelebihan:
• Melatih pendengaran, ketelitian / kecermatan.
• Setiap siswa mendapat peran.
• Melatih mengungkapkan kesalahan orang lain dengan lisan.
Kekurangan:
• Hanya digunakan untuk mata pelajaran tertentu
• Hanya dilakukan dua orang (tidak melibatkan seluruh kelas sehingga koreksi hanya sebatas pada dua orang tersebut).

Picture and Picture
Picture and Picture adalah suatu metode belajar yang menggunakan gambar dan dipasangkan / diurutkan menjadi urutan logis.
Langkah-langkah:
1. Guru menyampaikan kompetensi yang ingin dicapai.
2. Menyajikan materi sebagai pengantar.
3. Guru menunjukkan / memperlihatkan gambar-gambar yang berkaitan dengan materi.
4. Guru menunjuk / memanggil siswa secara bergantian memasang / mengurutkan gambar-gambar menjadi urutan yang logis.
5. Guru menanyakan alas an / dasar pemikiran urutan gambar tersebut.
6. Dari alasan / urutan gambar tersebut guru memulai menanamkan konsep / materi sesuai dengan kompetensi yang ingin dicapai.
7. Kesimpulan / rangkuman.
Kebaikan:
1. Guru lebih mengetahui kemampuan masing-masing siswa.
2. Melatih berpikir logis dan sistematis.
Kekurangan:Memakan banyak waktu. Banyak siswa yang pasif.

Numbered Heads Together
Numbered Heads Together adalah suatu metode belajar dimana setiap siswa diberi nomor kemudian dibuat suatu kelompok kemudian secara acak guru memanggil nomor dari siswa.
Langkah-langkah:
1. Siswa dibagi dalam kelompok, setiap siswa dalam setiap kelompok mendapat nomor.
2. Guru memberikan tugas dan masing-masing kelompok mengerjakannya.
3. Kelompok mendiskusikan jawaban yang benar dan memastikan tiap anggota kelompok dapat mengerjakannya.
4. Guru memanggil salah satu nomor siswa dengan nomor yang dipanggil melaporkan hasil kerjasama mereka.
5. Tanggapan dari teman yang lain, kemudian guru menunjuk nomor yang lain.
6. Kesimpulan.
Kelebihan:
• Setiap siswa menjadi siap semua.
• Dapat melakukan diskusi dengan sungguh-sungguh.
• Siswa yang pandai dapat mengajari siswa yang kurang pandai.
Kelemahan:
• Kemungkinan nomor yang dipanggil, dipanggil lagi oleh guru.
• Tidak semua anggota kelompok dipanggil oleh guru

Metode Investigasi Kelompok (Group Investigation)
Metode investigasi kelompok sering dipandang sebagai metode yang paling kompleks dan paling sulit untuk dilaksanakan dalam pembelajaran kooperatif. Metode ini melibatkan siswa sejak perencanaan, baik dalam menentukan topik maupun cara untuk mempelajarinya melalui investigasi. Metode ini menuntut para siswa untuk memiliki kemampuan yang baik dalam berkomunikasi maupun dalam ketrampilan proses kelompok (group process skills). Para guru yang menggunakan metode investigasi kelompok umumnya membagi kelas menjadi beberapa kelompok yang beranggotakan 5 hingga 6 siswa dengan karakteristik yang heterogen. Pembagian kelompok dapat juga didasarkan atas kesenangan berteman atau kesamaan minat terhadap suatu topik tertentu. Para siswa memilih topik yang ingin dipelajari, mengikuti investigasi mendalam terhadap berbagai subtopik yang telah dipilih, kemudian menyiapkan dan menyajikan suatu laporan di depan kelas secara keseluruhan. Adapun deskripsi mengenai langkah-langkah metode investigasi kelompok dapat dikemukakan sebagai berikut:
a. Seleksi topik
Parasiswa memilih berbagai subtopik dalam suatu wilayah masalah umum yang biasanya digambarkan lebih dahulu oleh guru. Para siswa selanjutnya diorganisasikan menjadi kelompok-kelompok yang berorientasi pada tugas (task oriented groups) yang beranggotakan 2 hingga 6 orang. Komposisi kelompok heterogen baik dalam jenis kelamin, etnik maupun kemampuan akademik.
b. Merencanakan kerjasama
Parasiswa beserta guru merencanakan berbagai prosedur belajar khusus, tugas dan tujuan umum yang konsisten dengan berbagai topik dan subtopik yang telah dipilih dari langkah a) di atas.
c. Implementasi
Parasiswa melaksanakan rencana yang telah dirumuskan pada langkah b). Pembelajaran harus melibatkan berbagai aktivitas dan ketrampilan dengan variasi yang luas dan mendorong para siswa untuk menggunakan berbagai sumber baik yang terdapat di dalam maupun di luar sekolah. Guru secara terus-menerus mengikuti kemajuan tiap kelompok dan memberikan bantuan jika diperlukan.
d. Analisis dan sintesis
Parasiswa menganalisis dan mensintesis berbagai informasi yang diperoleh pada langkah c) dan merencanakan agar dapat diringkaskan dalam suatu penyajian yang menarik di depan kelas.
e. Penyajian hasil akhir
Semua kelompok menyajikan suatu presentasi yang menarik dari berbagai topik yang telah dipelajari agar semua siswa dalam kelas saling terlibat dan mencapai suatu perspektif yang luas mengenai topik tersebut. Presentasi kelompok dikoordinir oleh guru.
f. Evaluasi
Guru beserta siswa melakukan evaluasi mengenai kontribusi tiap kelompok terhadap pekerjaan kelas sebagai suatu keseluruhan. Evaluasi dapat mencakup tiap siswa secara individu atau kelompok, atau keduanya.

Metode Jigsaw
Pada dasarnya, dalam model ini guru membagi satuan informasi yang besar menjadi komponen-komponen lebih kecil. Selanjutnya guru membagi siswa ke dalam kelompok belajar kooperatif yang terdiri dari empat orang siswa sehingga setiap anggota bertanggungjawab terhadap penguasaan setiap komponen/subtopik yang ditugaskan guru dengan sebaik-baiknya. Siswa dari masing-masing kelompok yang bertanggungjawab terhadap subtopik yang sama membentuk kelompok lagi yang terdiri dari yang terdiri dari dua atau tiga orang.
Siswa-siswa ini bekerja sama untuk menyelesaikan tugas kooperatifnya dalam: a) belajar dan menjadi ahli dalam subtopik bagiannya; b) merencanakan bagaimana mengajarkan subtopik bagiannya kepada anggota kelompoknya semula. Setelah itu siswa tersebut kembali lagi ke kelompok masing-masing sebagai “ahli” dalam subtopiknya dan mengajarkan informasi penting dalam subtopik tersebut kepada temannya. Ahli dalam subtopik lainnya juga bertindak serupa. Sehingga seluruh siswa bertanggung jawab untuk menunjukkan penguasaannya terhadap seluruh materi yang ditugaskan oleh guru. Dengan demikian, setiap siswa dalam kelompok harus menguasai topik secara keseluruhan.

Metode Team Games Tournament (TGT)
Pembelajaran kooperatif model TGT adalah salah satu tipe atau model pembelajaran kooperatif yang mudah diterapkan, melibatkan aktivitas seluruh siswa tanpa harus ada perbedaan status, melibatkan peran siswa sebagai tutor sebaya dan mengandung unsur permainan dan reinforcement.
Aktivitas belajar dengan permainan yang dirancang dalam pembelajaran kooperatif model TGT memungkinkan siswa dapat belajar lebih rileks disamping menumbuhkan tanggung jawab, kerjasama, persaingan sehat dan keterlibatan belajar.
Ada5 komponen utama dalam komponen utama dalam TGT yaitu:
1. Penyajian kelas
Pada awal pembelajaran guru menyampaikan materi dalam penyajian kelas, biasanya dilakukan dengan pengajaran langsung atau dengan ceramah, diskusi yang dipimpin guru. Pada saat penyajian kelas ini siswa harus benar-benar memperhatikan dan memahami materi yang disampaikan guru, karena akan membantu siswa bekerja lebih baik pada saat kerja kelompok dan pada saat game karena skor game akan menentukan skor kelompok.
2. Kelompok (team)
Kelompok biasanya terdiri dari 4 sampai 5 orang siswa yang anggotanya heterogen dilihat dari prestasi akademik, jenis kelamin dan ras atau etnik. Fungsi kelompok adalah untuk lebih mendalami materi bersama teman kelompoknya dan lebih khusus untuk mempersiapkan anggota kelompok agar bekerja dengan baik dan optimal pada saat game.
3. Game
Game terdiri dari pertanyaan-pertanyaan yang dirancang untuk menguji pengetahuan yang didapat siswa dari penyajian kelas dan belajar kelompok. Kebanyakan game terdiri dari pertanyaan-pertanyaan sederhana bernomor. Siswa memilih kartu bernomor dan mencoba menjawab pertanyaan yang sesuai dengan nomor itu. Siswa yang menjawab benar pertanyaan itu akan mendapat skor. Skor ini yang nantinya dikumpulkan siswa untuk turnamen mingguan.
4. Turnamen
Biasanya turnamen dilakukan pada akhir minggu atau pada setiap unit setelah guru melakukan presentasi kelas dan kelompok sudah mengerjakan lembar kerja. Turnamen pertama guru membagi siswa ke dalam beberapa meja turnamen. Tiga siswa tertinggi prestasinya dikelompokkan pada meja I, tiga siswa selanjutnya pada meja II dan seterusnya.
5. Team recognize (penghargaan kelompok)
Guru kemudian mengumumkan kelompok yang menang, masing-masing team akan mendapat sertifikat atau hadiah apabila rata-rata skor memenuhi kriteria yang ditentukan. Team mendapat julukan “Super Team” jika rata-rata skor 45 atau lebih, “Great Team” apabila rata-rata mencapai 40-45 dan “Good Team” apabila rata-ratanya 30-40

Model Student Teams – Achievement Divisions (STAD)
Siswa dikelompokkan secara heterogen kemudian siswa yang pandai menjelaskan anggota lain sampai mengerti.
Langkah-langkah:
1. Membentuk kelompok yang anggotanya 4 orang secara heterogen (campuran menurut prestasi, jenis kelamin, suku, dll.).
2. Guru menyajikan pelajaran.
3. Guru memberi tugas kepada kelompok untuk dikerjakan oleh anggota kelompok. Anggota yang tahu menjelaskan kepada anggota lainnya sampai semua anggota dalam kelompok itu mengerti.
4. Guru memberi kuis / pertanyaan kepada seluruh siswa. Pada saat menjawab kuis tidak boleh saling membantu.
5. Memberi evaluasi.
6. Penutup.
Kelebihan:
1. Seluruh siswa menjadi lebih siap.
2. Melatih kerjasama dengan baik.
Kekurangan:
1. Anggota kelompok semua mengalami kesulitan.
2. Membedakan siswa.

Model Examples Non Examples
Examples Non Examples adalah metode belajar yang menggunakan contoh-contoh. Contoh-contoh dapat dari kasus / gambar yang relevan dengan KD.
Langkah-langkah:
1. Guru mempersiapkan gambar-gambar sesuai dengan tujuan pembelajaran.
2. Guru menempelkan gambar di papan atau ditayangkan lewat OHP.
3. Guru memberi petunjuk dan memberi kesempatan kepada siswa untuk memperhatikan / menganalisa gambar.
4. Melalui diskusi kelompok 2-3 orang siswa, hasil diskusi dari analisa gambar tersebut dicatat pada kertas.
5. Tiap kelompok diberi kesempatan membacakan hasil diskusinya.
6. Mulai dari komentar / hasil diskusi siswa, guru mulai menjelaskan materi sesuai tujuan yang ingin dicapai.
7. KKesimpulan.
Kebaikan:
1. Siswa lebih kritis dalam menganalisa gambar.
2. Siswa mengetahui aplikasi dari materi berupa contoh gambar.
3. Siswa diberi kesempatan untuk mengemukakan pendapatnya.
Kekurangan:
1. Tidak semua materi dapat disajikan dalam bentuk gambar.
2. Memakan waktu yang lama.

Model Lesson Study
Lesson Study adalah suatu metode yang dikembangkan di Jepang yang dalam bahasa Jepangnya disebut Jugyokenkyuu. Istilah lesson study sendiri diciptakan oleh Makoto Yoshida.
Lesson Study merupakan suatu proses dalam mengembangkan profesionalitas guru-guru di Jepang dengan jalan menyelidiki/ menguji praktik mengajar mereka agar menjadi lebih efektif.
Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut:
1. Sejumlah guru bekerjasama dalam suatu kelompok. Kerjasama ini meliputi:
a. Perencanaan.
b. Praktek mengajar.
c. Observasi.
d. Refleksi/ kritikan terhadap pembelajaran.
2. Salah satu guru dalam kelompok tersebut melakukan tahap perencanaan yaitu membuat rencana pembelajaran yang matang dilengkapi dengan dasar-dasar teori yang menunjang.
3. Guru yang telah membuat rencana pembelajaran pada (2) kemudian mengajar di kelas sesungguhnya. Berarti tahap praktek mengajar terlaksana.
4. Guru-guru lain dalam kelompok tersebut mengamati proses pembelajaran sambil mencocokkan rencana pembelajaran yang telah dibuat. Berarti tahap observasi terlalui.
5. Semua guru dalam kelompok termasuk guru yang telah mengajar kemudian bersama-sama mendiskusikan pengamatan mereka terhadap pembelajaran yang telah berlangsung. Tahap ini merupakan tahap refleksi. Dalam tahap ini juga didiskusikan langkah-langkah perbaikan untuk pembelajaran berikutnya.
6. Hasil pada (5) selanjutnya diimplementasikan pada kelas/ pembelajaran berikutnya dan seterusnya kembali ke (2).
Adapun kelebihan metode lesson study sebagai berikut:
- Dapat diterapkan di setiap bidang mulai seni, bahasa, sampai matematika dan olahraga dan pada setiap tingkatan kelas.
- Dapat dilaksanakan antar/ lintas sekolah.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799)

2010-04-17T22:41:00.000-07:00

Spallanzani dilahirkan pada tanggal 12 Januari 1729, di Scandiano, Italia. Ia hadir di Universitas Bologna dan mulai Nya dalam studi hukum. However, his cousin, Laura Bassi, a professor of physics and mathematics, introduced him to a broadrange of scientific studies. Spallanzani diubah-Nya dan pendidikan saja, di 1754, ia seorang yang Ph.D. dalam filosofi. Dia bergabung ke supporthimself keimamatan sementara ia belajar fenomena alam, berharap untuk menentukan acara seperti explanationsfor sebagai batu skipping di air, maka regenerasi dari decapitated siput kepala, listrik dan pembuangan torpedo ikan. Selama karir ofhis, Spallanzani akan memeriksa pits peludahan dari gunung berapi, dunia reproduksi, air dari eels, gelap kedalaman dari kelelawar dari rumah, dan liku-liku dari sistem vascular.

Namun Spallanzani dari kontribusi besar pada bidang spontan generasi mikroorganisme. Teori generasi spontan yang diadakan livingcreatures dapat mengembangkan tak bernyawa dari masalah, terutama dari pembusukan hal. Misalnya, Aristotle percaya bahwa kehidupan hewan yang dihasilkan spontaneouslyfrom lumpur, kotoran, atau pembusukan kayu. Lainnya ilmuwan percaya alligators timbul dari Sungai Nil lumpur, cacing berasal dari Sungai Thames lumpur, dan datang fromcheese mites.

Francesco Redi, (1626-1697) seorang dokter dan naturalis Italia, dilakukan percobaan di abad ketujuhbelas yang pertama yang dispelled mitos dari generasi spontan. Menggunakan teori yang pembusukan produk hanya menjabat sebagai nesting situs maggots ke bertelur, Redi menunjukkan bahwa, dalam cuaca panas, maggotswould muncul di terkena daging hewan atau mati. Jika daging segar ditempatkan dalam kendi ditutup dengan kain kasa yang halus, tidak ada maggots muncul.

Spallanzani, sementara, ditetapkan dalam 1765 untuk membuktikan bahwa mikroorganisme existedbecause mereka sudah ada dalam beberapa bentuk dalam solusi, kontainer, atau udara. Dia mengambil solusi yang ia tahu akan "berkembang biak" organisme dan direbus untuk mereka sampai satu jam. Flasks rapat-rapat yang telah dimeteraikan untuk menahan kejangkitan udara. Tidak berkembang.

Tetapi proponents dari teori generasi spontan diberhentikan dari percobaan Spallanzani, hanya menyatakan bahwa proses perebusan telah hancur vitalto elemen yang perambatan dari organisme. Ia tidak sampai Louis Pasteur dari bakteri percobaan pada abad kemudian telah membuktikan bahwa Spallanzani kanan. Spallanzani kerja tentang generasi spontan akhirnya menyebabkan sarana pelestarian makanan melalui panas sterilisasi dan pengalengan.

Spallanzani juga menjadi perhatian beliau ke sistem peredaran darah. Melihat thesystem darah di dalam sebuah kapal induk ayam dari telur pada 1771, ia mampu determinethat sebuah jaringan arteriovenous ada dalam hewan berdarah panas. Dengan furtherstudy dari sistem peredaran darah, di mana Spallanzani mempelajari perubahan-perubahan yang terjadi setelah kematian mendatang serta efek dari luka di berbagai bagian dari sistem, dia akhirnya mengembangkan teori tekanan darah. Dia ditentukan bahwa arterial pulse adalah karena tidak cukup untuk beratnya dari otot jantung, tetapi yang dimaksudkan untuk mendorong dan kuat darah terhadap vascular dinding.

Ia juga melibatkan pertanyaan berikutnya pemupukan telur. Dia mulai dengan perkawinan praktik katak dan toads. Oleh 1785, ketika ia bekerja dengan anjing, ia dipaksa pertama kasus inseminasi buatan. Spallanzani dari keingintahuan fenomena alam sekitarnya membawanya pada sebuah ekspedisi ke volcanoesof Vesuvius, Stromboli, Vulcano, dan Etna. Selama perjalanan, ia naik towithin lima kaki lava pijar untuk mengukur arus nya. Dia menderita dibakar sebagai kaki ia turun ke dalam usus dari Vulcano. Dia sadar yang diberikan oleh gas di Etna. Spallanzani volkanis dari studi yang dia statusnya sebagai pelopor dalam volcanology.

Salah satu dari Spallanzani akhir penyelidikan membawanya ke dalam gelap dunia kelelawar. Dia tertarik dengan kemampuan untuk mengarahkan tanpa cahaya. Bahkan blinded, kelelawar di perjalanan dan bisa makan tanpa gangguan atau ragu-ragu. Spallanzani pergi melalui indera satu per satu, mencoba untuk menemukan satu yang governedthe kebiasaan dari kelelawar. Melalui proses penghapusan, ia menemukan bahwa plugging up the kelelawar 'telinga diberikan directionless mereka. Spallanzani saat menerima teori echolocation, teori ini tidak menjelaskan sampai 1941, ketika Donald R. Griffin menggambarkan bat's sensitivitas ke gelombang suara. Spallanzanidied pada 11 Februari 1799, di Pavia, Italia.

William Harvey

2010-04-17T02:26:00.000-07:00

Dokter tenar Inggris, William Harvey, penemu peredaran darah dan fungsi jantung, dilahirkan tahun 1578 di kota Folkstone, Inggris. Bukunya yang masyhur An Anatomical Treatise on the Movement of the Heart and Blood in Animals (Gerak otomatis anatomi jantung dan darah binatang) terbit tahun 1628, tepat sekali jika disebut sebuah buku penting di sepanjang sejarah fisiologi. Memang, nyatanya merupakan titik mula lahirnya ilmu fisiologi modern. Arti penting utamanya tidaklah terletak pada penggunaan langsungnya melainkan pada peletakan pengertian dasar yang menjelaskan bagaimana tubuh manusia bekerjaUntuk kita sekarang yang dibesarkan dengan pengetahuan peredaran darah, akan menganggap teori Harvey sebagai sesuatu yang sepenuhnya jelas. Tetapi, apa yang kini tampak sederhana dan nyata, tidaklah begitu halnya bagi para biolog jaman lampau. Penulis-penulis terkemuka di bidang biologi telah memaparkan pelbagai pendapat, antara lain: (1) makanan diubah jadi darah di jantung; (2) jantung menghangatkan makanan; (3) saluran darah dari jantung ke tubuh dipenuhi udara; (4) jantung membuat "roh vital"; (5) darah, baik dalam pembuluh dari dan ke jantung mengalir maupun surut sering menuju jantung dan sering menjauhi jantung.

Galen, dokter besar di jaman dulu, orang yang secara pribadi meneliti dan merenungkan dengan cermat tentang jantung dan saluran darah, tak pernah menduga bahwa darah bersirkulasi. Juga hal ini lolos dari pengamatan Aristoteles kendati dia menaruh perhatian utama terhadap biologi. Bahkan sesudah penerbitan buku Harvey pun banyak dokter yang ogah-ogahan menerima pendapat bahwa darah dalam tubuh manusia secara tetap berputar dalam saluran pada sistem yang tetap, dan jantung menyediakan tenaga untuk mengalirkan darah itu.

Harvey pertama-tama menyusun pendapat tentang sirkulasi darah itu dengan jalan membuat perhitungan secara arithmatik yang sederhana. Dia memperkirakan bahwa jumlah darah yang dipancarkan oleh tiap denyut jantung sekitar 2 ons. Karena jantung berdenyut 72 kali per menit, penjumlahannya dapat disimpulkan sekitar 540 pon darah dipancarkan tiap jam ke dalam aorta. Tetapi, jumlah yang 540 pon melebihi jumlah berat badan seorang manusia normal, bahkan jauh melebihi jumlah berat badan itu sendiri. Karena itu jelas buat Harvey bahwa darah yang sama secara tetap berputar lewat jantung. Sesudah merumuskan hipotesa ini, sembilan tahun lamanya dia pergunakan untuk melakukan percobaan-percobaan dan melakukan penyelidikan teliti untuk menentukan perincian peredaran darah.

Dalam bukunya, Harvey dengan jelas menyatakan bahwa arteri membawa darah dari jantung sedangkan vena membawa darah kembali ke jantung. Karena ketiadaan mikroskop, Harvey tidak dapat melihat kapiler, urat darah terkecil yang membawa darah dari arteri terkecil ke vena, tetapi dengan persis dia menyimpulkan adanya itu. (Kapiler diketemukan oleh biolog Itali Malpighi, beberapa tahun sesudah matinya Harvey).

Harvey juga menandaskan bahwa fungsi jantung ialah memompa darah ke dalam arteri. Dalam segi ini --seperti juga dalam pendapat-pendapat pentingnya yang lain-- teori Harvey sepenuhnya benar. Lebih jauh dari itu dia menyuguhkan hasil percobaan yang amat berharga dengan topangan alasan yang kuat. Meskipun pada awalnya teori Harvey mendapat tantangan sengit, tetapi di akhir hayatnya teorinya diterima.

Harvey juga berkecimpung dalam bidang embryologi, meskipun kurang begitu penting dibanding penyelidikannya dalam hal peredaran darah, bukanlah hal yang patut disepelekan. Dia merupakan seorang pengamat yang cermat, dan bukunya On the Generation of Animals (Tentang generasi dunia binatang) yang diterbitkan tahun 1651 menunjukkan permulaan yang sesungguhnya bidang ilmu embryologi. Seperti halnya Aristoteles, yang mempengaruhinya kuat sekali, Harvey menolak teori bahwa struktur keseluruhan tubuh binatang yang semuda apa pun sama dengan binatang dewasa, dengan perbedaan hanya pada ukuran. Harvey dengan tepat menyatakan struktur final sebuah embryo tumbuh secara tahap demi tahap.

Harvey hampir sepanjang hidupnya diliputi bahagia, sukses, dan menarik. Pada umur belasan dia memasuki Universitas Cambrige. Di tahun 1600 dia pergi ke Itali belajar kedokteran di Universitas Padua, yang saat itu boleh dibilang sekolah kedokteran terbaik di dunia. (Perlu dicatat, Galileo jadi gurubesar di situ tatkala Harvey belajar di sana, meski tak bisa dipastikan apakah keduanya pernah ketemu muka). Dia tamat di Padua tahun 1602, balik ke Inggris, menjalankan praktek kedokteran lama sekali, dan sukses. Diantara sekian banyak pasiennya terdapat dua raja Inggris (James I dan Charles I), tak ketinggalan filosof beken Francis Bacon. Sambil itu, dia mengajar di perguruan tinggi kedokteran di London dan pernah terpilih jadi rektor yang ditolaknya. Dan di samping melakukan praktek pribadi, dia menjadi dokter kepala di Rumah Sakit St. Bartholomew, London. Tatkala bukunya tentang peredaran darah diterbitkan tahun 1628, mendadak namanya tenar di seluruh Eropa. Dia kawin, tetapi tak punya anak. Di umur tujuh puluh enam tahun dia menutup mata di London.

Georges Cuvier

2010-04-17T02:23:00.000-07:00

MASA MUDA
Georges Leopold Cuvier lahir tanggal 23 Agustus 1769 di kota kecil Montbeliard yang berbahasa Prancis di daerah Wurttemberg, tidak jauh dari Prancis. Dia adalah putra kedua dari tiga bersaudara. Ayahnya perwira di ketentaraan dan keluarganya adalah penganut agama Kristen Lutheran yang sangat taat. Abangnya meninggal tak lama sesudah dia lahir.Georges mula-mula dididik di rumah oleh ibunya. Minatnya terhadap zoologi dan botani telah tampak sejak dini. Pendidikan dasar ditempuhnya di Montbeliard. Dari tahun 1784 sampai 1788 dia melanjutkan pendidikannya di Akademi Caroline di Stuttgart, sekolah yang didirikan oleh Bangsawan Wurttemberg untuk mendidlk anak-anak muda yang kelak mengisi jabatan administratif dalam pemerintahan. Ia antara lain mempelajari zoologi dan botani.

Karena tidak ada lowongan administratif di jawatan sang bangsawan ketika Cuvier lulus, dia pergi ke Prancis dan menjadi tutor dalam sebuah keluarga bangsawan beragama Protestan di Normandi. Kemudian dia bekerja sebagai pegawai pemerintah di sebuah kota kecil. Selama tujuh tahun di Normandi, Cuvier memanfaatkan waktu senggangnya untuk mempelajari tanaman dan hewan lokal, terutama hewan invertebrata di sepanjang pesisir.

KARIER ILMIAH
Tahun 1795, Cuvier bertemu dengan A.H. Tessier, seorang ahli pertanian. Tessier mengakui kemampuan Cuvier dan mengusulkan dia menjadi asisten guru besar dalam bidang anatomi perbandingan di Museum Nasional Sejarah Alam di Paris. Anatomi perbandingan meliputi kajian bagian-bagian badan hewan dan manusia serta fungsinya, persamaan dan perbedaannya. Sumbangan ilmiah besar yang diberikan Cuvier adalah bahwa dia "telah memantapkan ilmu anatomi perbandingan dan paleontologi."[1] (Paleontologi adalah ilmu yang mempelajari fosil hewan, manusia, dan tumbuhan.) Dia juga memberikan sumbangan berarti untuk proses penggolongan hewan dan tumbuhan.

ANATOMI PERBANDINGAN - KELESTARIAN SPESIES
Selama masa awal Cuvier di Museum Sejarah Alam, dia bekerja sama dengan Profesor Etienne Geoffroy Saint-Hilaire. Segera tampak bahwa pandangan Cuvier mengenai dunia hewan berbeda jauh dengan pandangan Geoffroy dan pakar biologi Prancis lain yang terkenal, Jean-Baptiste de Lamarck.

Cuvier "beranggapan bahwa ciri-ciri anatomi yang membedakan kelompok hewan, membuktikan bahwa spesies tidak pernah berubah sejak masa kejadian. Setiap spesies begitu sempurna terkoordinasi, baik secara fungsi maupun secara struktur, sehingga tidak mungkin bisa bertahan menghadapi perubahan yang berarti."[2] Maksudnya, Cuvier percaya bahwa hewan-hewan diciptakan dalam kelompok yang berbeda dan tetap, seperti dikatakan oleh Alkitab, meskipun sekarang kita tahu bahwa "spesies" tidak harus diartikan persis sama dengan "jenis" makhluk yang disebutkan dalam Kitab Kejadian.

Sebaliknya, "baik Lamarck maupun Geoffroy Saint-Hilaire mendukung gagasan bahwa semua hewan bisa disusun dalam "sebuah rantai besar makhluk" dari yang paling sederhana sampai yang paling rumit."[3] Lebih lanjut, mereka juga percaya bahwa dengan berlalunya waktu, satu spesies bisa secara bertahap berevolusi menjadi spesies yang lebih tinggi. Lamarck mengatakan bahwa mekanisme yang memungkinkan terjadinya perubahan ini adalah "dipakai tidaknya berbagai anggota tubuh hewan."[4] Lamarck juga percaya bahwa dalam dokumen fosil terdapat cikal-bakal hewan-hewan modern.

DOKUMEN FOSIL
Dalam perdebatan panjang tersebut, argumentasi paling kuat yang diajukan Cuvier adalah bahwa Lamarck tidak bisa membuktikan adanya transformasi spesies. Sedangkan Cuvier bisa menunjukkannya dari bukti-bukti yang dibawa kembali ke Prancis oleh tentara Napoleon. Bukti-bukti itu memperlihatkan bahwa hewan peliharaan tidak berubah sejak zaman Mesir kuno. Dia juga menunjukkan bahwa lenyapnya berbagai jenis hewan adalah karena hewan tersebut punah, bukan karena berubah menjadi spesies baru."[5]

Cuvier dengan tepat menunjukkan bahwa dokumen fosil justru menentang evolusi, tidak mendukungnya. Dia mengatakan bahwa "jika spesies memang berubah secara bertahap, kita seharusnya bisa menemukan jejak perubahan itu; antara (fosil) paleotherium dan spesies yang ada sekarang seharusnya ada bentuk antara: tapi ini tidak pernah ada."[6] Hingga sekarang hal ini masih belum terbantah, meskipun berjuta-juta fosil baru telah ditemukan sejak zaman Cuvier.

(Gagasan bahwa satu spesies berevolusi menjadi spesies lain sudah ada sejak masa Yunani kuno. Ketika Charles Darwin memopulerkan gagasan evolusi, bertahun-tahun setelah perdebatan antara Cuvier dan lawan-lawannya, dia hanya mengisyaratkan suatu mekanisme baru, yakni seleksi alam sebagai pembenaran gagasan evolusi.)

KETIDAKSEPAKATAN MENGENAI PEMUNCULAN SPONTAN
Cuvier dan Lamarck juga tidak sepaham mengenai bagaimana kehidupan dimulai. Lamarck percaya adanya pemunculan spontan, yaitu bahwa kehidupan bisa berasal dari benda tak bernyawa. Namun, Cuvier menunjukkan bahwa "kehidupan selalu berasal dari kehidupan. Kita melihat kehidupan dialihkan tapi tidak pernah diciptakan."[7] Sampai hari ini, tidak pernah ditemukan adanya kehidupan yang berasal dari yang non-hidup. Meskipun begitu, kaum evolusionis bersikukuh bahwa hal ini pasti pernah terjadi pada suatu saat.

STRUKTUR YANG SERUPA
Anatomi perbandingan tidak membuktikan adanya hewan yang sedang dalam proses transformasi menjadi spesies lain, melainkan menunjukkan bahwa berbagai jenis hewan memiliki struktur yang serupa. Kaum evolusionis seringkali menyatakan, ini membenarkan keyakinan mereka bahwa satu jenis hewan bisa berubah menjadi hewan lain. Tapi masuk akal juga bahwa kesamaan ini disebabkan karena Pencipta yang sama merancang dan menggunakan pola yang sama untuk fungsi yang sama pada jenis hewan yang berbeda. Cuvier sendiri menolak gagasan keserupaan struktur tulang sebagai dasar pembenaran evolusi.[8]

ORGAN VESTIGIAL
Dalam mempelajari anatomi berbagai hewan, para ilmuwan kadang menemukan organ yang fungsinya tidak diketahui. Organ semacam ini dikenal sebagai "organ vestigial". Kaum evolusionis mengasumsikan bahwa organ-organ ini adalah sisa dari organ yang dulu berguna bagi nenek-moyang makhluk yang berevolusi.

Meskipun Curier mengakui bahwa "organ vestigial ada dan karena itu harus dipelajari,"[9] dia tidak menganggap hal itu penting, karena dua alasan. Pertama, pada masa Cuvier tidak banyak ditemukan organ yang tidak jelas fungsinya. Kedua, Cuvier menganggap organ-organ itu sebagai "bagian penting dari Penciptaan, dan oleh karena itu keberadaannya pasti mempunyai alasan, sekalipun kita tetap tidak tahu."[10] Cuvier yakin bahwa organ yang disebut "vestigial" bukanlah sisa-sisa evolusi yang tak ada manfaatnya, melainkan organ berguna yang masih belum diketahui fungsinya.

Temuan ilmiah akhir-akhir ini membenarkan keyakinan Cuvier mengenai kegunaan organ-organ tersebut. Misalnya, ujung tulang belakang manusia (sering disebut sebagai tulang ekor) dulu dianggap sebagai sisa (yang tidak berguna) dari ekor monyet yang dianggap Sebagai nenek-moyang kita. Sekarang diketahui bahwa tulang itu adalah titik kaitan penting bagi otot-otot penopang tubuh dan isi perut kita. Contoh lain adalah amandel, yang dulu dianggap tidak berguna dan biasanya dibuang jika mengalami peradangan. Sekarang diketahui bahwa "amandel adalah alat penting untuk melawan penyakit. Seratus delapan puluh organ lain yang dulu dianggap tidak berguna dan hanya sebagai sisa evolusi saja, sekarang diketahui mempunyai fungsi penting."[11]

SISTEM PENGGOLONGAN
Dalam era penjelajahan dunia yang terus-menerus menghasilkan temuan tanaman dan hewan baru, dibutuhkan pemutakhiran dan peningkatan atas sistem penggolongan yang dikembangkan oleh pakar biologi Carl Linnaeus. Sampai sekarang masih dipakai pendekatan dasar Linnaeus yang menggunakan sistem bercabang serta penggolongan tanaman dan hewan menjadi kategori dan subkategori menurut fungsi bagian tubuhnya. Sistem penamaannya yang terdiri atas dua bagian juga masih dipakai sampai sekarang.

Cuvier "memperluas dan menyempurnakan sistem penggolongan Linnaeus dengan mengelompokkan kelas-kelas yang berkaitan menjadi kelompok yang lebih besar, disebut phyla."[12] (Dalam sistem Linnaeus, kelas adalah kelompok terbesar.) Alih-alih menggolongkan hewan menurut struktur luarnya seperti yang dilakukan Linnaeus, Cuvier menggolongkannya menurut struktur dalamnya karena ini merupakan indikator yang lebih baik mengenai persamaan dan perbedaan mereka secara umum.

Langkah pertama yang ditempuh adalah mengategorikan hewan menurut struktur sistem sarafnya, kemudian menempatkan mereka dalam sub-kategori menurut fungsi sistem lainnya. "Sistem penggolongan baru ini serta karya-karya lainnya yang sangat luas dan lengkap, yang didasarkan atas sistem tersebut, sangat membantu para pakar pada zamannya untuk mengerti dan mennahami semua informasi baru mengenai hewan."[13] Lebih lanjut, "sejak itu, asas Cuvier menjadi acuan bagi para pakar biologi dalam melakukan penggolongan"[14]--meskipun sistemnya telah mengalami banyak perubahan.

PALAENTOLOGI
Dengan memasukkan hewan yang telah menjadi fosil ke dalam sistem penggolongannya, Cuvier menempatkan palaeontologi (kajian tentang fosil) di atas dasar ilmiah yang kukuh. Membandingkan fosil hewan yang sudah punah dengan struktur hewan yang masih hidup memungkinkan Cuvier menentukan kemungkinan fungsi bagian tubuh hewan-hewan yang telah menjadi fosil. Kemudian dia bisa menempatkan hewan-hewan tersebut ke dalam struktur penggolongan hewan-hewan yang masih hidup. (Salah satu fosil hewan yang paling menarik yang diidentifikasi Cuvier adalah reptil terbang yang disebutnya "pterodaktil".)

KITAB KEJADIAN SEBAGAI "CATATAN CERMAT TENTANG PERISTIWA LAMPAU"
Cuvier yakin bahwa Kitab Kejadian adalah tulisan yang akurat tentang apa yang terjadi di masa lampau, dan dia yakin bahwa fosil-fosil yang ditemukan mendukung pandangannya itu. "Cuvier memperkirakan jangka waktu yang pendek bagi bumi."[15] Dia percaya bahwa "malapetaka--pergeseran lapisan tanah secara tiba-tiba dan banjir--menghancurkan seluruh spesies organisme tertentu dan memberi bentuk yang sekarang kepada bumi ... [dan bahwa] air bah zaman Nuh merupakan kejadian yang paling akhir dan paling dramatik."[l6] (Perlu dicatat bahwa Alkitab tidak menuliskan malapetaka lain yang lebih besar daripada air bah padad zaman Nuh.)

Dia juga percaya bahwa fosil telah membuktikan ketidakbenaran pandangan uniformitarian (keseragaman), yang mengatakan bahwa kejadian sehari-hari yang membentuk permukaan bumi dalam jangka panjang. (Pendekatan keseragaman ini sering dipakai para ahli biologi penganut gagasan evolusi, untuk membenarkan jangka waktu panjang yang merupakan bagian penting dari teori mereka.)

PENDIDIKAN DAN ADMINISTRASI
Selama masa kerjanya, "tenaga Cuvier yang berlimpah dihabiskan untuk tiga kariernya yang saling berkaitan--pendidikan, administrasi, dan ilmu."[17] Selama bertahun-tahun dia bekerja sebagai inspektur jendral pendidikan tinggi di Prancis, dan dia mengadakan berbagai pembaruan penting. Dia sangat berperan dalam pendirian universitas di provinsi-provinsi di Prancis. Dia juga konselor pada University Imperial di Paris. Ketika Cuvier menyadari bahwa tidak ada buku ajar yang komprehensif mengenai zoologi, dia menulisnya untuk kebutuhan itu. Cuvier sendiri tidak pernah menerima pelatihan profesional sebagai ilmuwan selama masa pendidikannya karena memang pelatihan semacam ini belum ada waktu itu. Menyadari perlunya pelatihan semacam itu, dia membantu mendirikan kursus-kursus seperti itu di Prancis. Dia juga bertanggung jawab dalam reorganisasi dan peningkatan pendidikan di negara-negara tetangga seperti Belanda dan Italia.

Jabatan administratif lain yang dipegang Cuvier adalah anggota Dewan Negara dari tahun 1813-1832, dan wakil presiden Kementerian Dalam Negeri sejak tahun 1817. Salah satu tugasnya adalah menyiapkan laporan kemajuan yang dicapai dalam bidang ilmu selama 20 tahun sesudah Revolusi Prancis. Cuvier juga diangkat menjadi anggota semua kelompok ilmiah Yang penting di Eropa, termasuk Academy of Sciences of the Institute of France dan' Royal Society di London.

Cuvier juga menyumbangkan keterampilan administratifnya di kalangan Kristen. Tahun 1828, dia menjabat direktur semua gereja non-Katolik di Prancis, dan tahun 1822 dia memimpin fakultas teologi Protestan di Universitas Paris. Sebagai pengakuan atas jasa jasanya bagi ilmu, pendidikan, dan administrasi, dia diangkat menjadi bangsawan (Baron) tahun 1831.

Louis Pasteur (1822-1895)

2010-04-17T02:15:00.000-07:00

Setiap kali membuka lemari es dan mengeluarkan botol atau dos susu, kita seharusnya mengingat ilmuwan Prancis terkemuka, Louis Pasteur. Pasteur menemukan bahwa susu terasa asam karena kemasukan organisme hidup yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata. Untuk mematikan organisme ini tanpa mengubah rasa atau nilai gizi makanan, dia menemukan satu cara, yakni memanaskan makanan itu secara perlahan-lahan. Proses ini, dinamai "pasteurisasi" sebagai penghargaan bagi penemunya, hanyalah salah satu dari sekian banyak sumbangan besar Pasteur bagi umat manusia.

MASA MUDA
Louis Pasteur lahir tanggal 27 Desember 1822, di Dole, Prancis timur, sekitar 400 kilometer Tenggara Paris. Beberapa tahun kemudian, keluarga Pasteur pindah ke Arbois. Louis masuk sekolah di Arbois, tapi rapornya jelek, kecuali untuk mata pelajaran seni. Guru-gurunya mengira dia akan berhenti bersekolah dan akan bekerja di penyamakan kulit milik ayahnya. Namun, Louis sangat berhasrat menambah pengetahuannya. Seorang gurunya melihat potensi ketekunan dan ketelitiannya bekerja.

Pada usia 15 tahun, Louis pergi ke Paris untuk menyelesaikan sekolah menengah. Namun, karena dia selalu merindukan rumah, akhirnya dia pulang ke Arbois. Dia mencoba sekolah lagi, kali ini di Besancon, hanya 40 kilometer dari rumah. Di sinilah dia berhasil dan melanjutkan pendidikannya hingga memperoleh gelar BSc dari Royal College, Besancon, tahun 1842.

Louis memutuskan untuk masuk ke Ecole Normale di Paris, sekolah pendidikan guru untuk sekolah tinggi dan Universitas Prancis. Dia lulus ujian masuk tahun 1842, tapi dia tahu bahwa sebenarnya dia bisa mencapai nilai yang lebih tinggi lagi. Karena itu, dia belajar satu tahun lagi untuk meningkatkan pengetahuannya sebelum masuk Ecole Normale. (Tekad untuk selalu mencapai yang terbaik merupakan sifat yang utama.) Louis belajar ilmu kimia di Ecole Normale, dan meraih gelar MSc tabun 1845.

PENELITIAN DENGAN MENGGUNAKAN MIKROSKOP
Pasteur melanjutkan pendidikannya ke tingkat doktoral di lembaga yang sama. Dia sengaja memilih masalah yang sukar sebagai bahan penelitiannya. Dia ingin menyelidiki kerumitan struktur kristal tartrat dan paratartrat serta menjelaskan perbedaan keduanya. Masalah ini membingungkan para ilmuwan besar masa itu.

Pasteur terpukau oleh kerumitan struktur kristalkristal kecil dan "menganggap keduanya sebagai bukti langsung ungkapan artistik dari Allah Sang Pencipta."[1] Dengan cermat dia mengamati kristal-kristal itu melalui mikroskop. Keseriusan dan kecermatannya mengamati hingga sedetail mungkin, membantunya menemukan apa yang terlewatkan oleh orang lain -- sebenarnya ada dua jenis kristal paratartrat yang berbeda, yang satu merupakan bayangan cermin dari yang lain. Pembawaannya yang lambat dan hati-hati, yang pada masa kanak-kanaknya dianggap sebagai pertanda ketidakmampuannya, ternyata justru merupakan salah satu asetnya yang paling besar. Dia tidak hanya mencapai gelar tinggi, tapi bahkan menjadi terkenal di antara para pakar peneliti.

Pasteur menjadi profesor ilmu kimia di Universitas Strasbourg, dan selama lima tahun mengajar dan meneliti di sana. Dia menikah dan hidup bahagia dengan keluarganya.

CABANG ILMU PENGETAHUAN BARU: MIKROBIOLOGI
Pada usia 32 tahun, Pasteur menerima tantangan yang mengubah arah penelitian dan kariernya sebagai guru. Dia diminta pergi ke Lille untuk mendirikan fakultas ilmu terapan yang akan melatih para ilmuwan menerapkan pengetahuan teori mereka dalam memecahkan masalah-masalah praktis di bidang industri dan perdagangan. Sementara kaum ilmuwan sebagian besar berorientasi ke penelitian teoretis, Pasteur mendambakan ilmu yang dicintainya dapat diterapkan, agar bisa bermanfaat bagi orang banyak. Dengan sangat gembira dia menyambut kesempatan ini.

Selama dua tahun Pasteur memantapkan fakultas ilmu terapan yang baru itu. Dia memusatkan penelitiannya pada fermentasi -- proses untuk menghasilkan alkohol dari gula, yang juga menyebabkan susu menjadi asam. Waktu itu, kebanyakan ahli kimia menduga bahwa pengasaman itu terjadi karena reaksi bahan-bahan kimia yang terkandung di dalamnya, tapi mereka tidak dapat menjelaskan mengapa proses itu kadang memberikan hasil yang tidak diharapkan. Pasteur membuktikan bahwa fermentasi terjadi hanya bila ada makhluk hidup kecil yang disebut mikroba. Bila ada mikroba yang cocok, akan diperoleh hasil yang diharapkan. Tapi mikroba yang tidak cocok akan membuat susu menjadi asam atau anggur menjadi pahit. Temuan Pasteur ini membantu terbentuknya cabang ilmu baru, "mikrobiologi".

Tahun 1857, Pasteur kembali ke Ecole Normale. Kali ini dia bukan mahasiswa, melainkan Direktur Kajian Ilmiah. Di sini dia melanjutkan penelitiannya mengenai mikroba.

Orang Yunani kuno percaya bahwa makhluk-makhluk hidup kecil seperti tikus, cacing, dan belatung berasal dari benda mati (seperti tepung yang membusuk, baju yang terkena keringat, atau daging yang membusuk). Keyakinan ini, bahwa benda hidup timbul dari benda yang tidak hidup, disebut pemunculan spontan. Gagasan bahwa belatung muncul sebagai makhluk hidup secara spontan dari daging yang membusuk, disanggah oleh ahli biologi berkebangsaan Itali, Francesco Redi tahun 1668. Daging yang ditutupi dengan kain kasa untuk mencegah lalat bertelur di atasnya, ternyata tidak memunculkan belatung. (Belatung adalah larva yang menetas dari telur lalat.)

Sekalipun gagasan tentang kemunculan belatung, tikus dan cacing secara spontan telah lama tidak diakui, tapi para ilmuwan tetap berpegang pada pemunculan spontan untuk hewan-hewan mikroskopis. Untuk menolak gagasan ini, Pasteur mendidihkan kaldu sampai semua mikrobanya mati. Dengan alat khusus, dia membiarkan udara bersirkulasi di atas kaldu, tapi mencegah mikroba di udara masuk ke dalamnya. Sebagaimana diharapkan oleh Pasteur, mikroba tidak terdapat di dalam kaldu. Temuan Pasteur menunjukkan bahwa mikroba tidak muncul spontan dari kaldu. Mikroba ditemukan dalam kaldu karena masuk bersama udara. Pasteur menunjukkan dengan jelas bahwa, bahkan bagi mikroba pun, kehidupan berasal dari kehidupan -- "Makhluk mikroskopis mesti berasal dari induk yang sama."[2]

Karya Pasteur seharusnya merupakan pukulan maut bagi gagasan pemunculan spontan. Namun, pemunculan spontan adalah bagian penting dari teori evolusi. Meskipun para ilmuwan evolusionis berusaha keras meyakinkan orang lain, tidak pernah ada orang yang melihat kasus pemunculan spontan. Temuan Pasteur bertentangan dengan gagasan pemunculan spontan (demikian pula hasil-hasil penelitian ilmiah dalam mikrobiologi selanjutnva). Sebagai konsekuensi temuannya, Pasteur menjadi penentang kuat teori Darwin.

PASTEURISASI
Sekarang Pasteur mempunyai pengertian teoretis yang baik tentang mikroba. Dia mencoba menerapkan temuannya pada masalah praktis untuk mencegah kerusakan anggur. Banyak keluarga yang mata pencahariannya tergantung pada industri anggur. Ekonomi Prancis juga sangat bergantung pada ekspor anggur. Oleh sebab itu, kerusakan anggur merupakan masalah penting.

Percobaan Pasteur berhasil dengan mengadakan sedikit perubahan pada proses yang dipakai untuk kaldu. Aroma anggur akan berubah jika dididihkan. Jadi, untuk membunuh sebagian besar mikroba tanpa mengubah aromanya anggur, dia panaskan secukupnya. Pendinginan membuat sisa mikroba tidak bisa berkembang biak. (Seperti dengan kaldu, perlu dijaga agar tidak ada mikroba baru yang masuk dariudara.)

Pasteur sangat gembira karena ternyata proses ini, selain mencegah susu menjadi asam, juga bisa mengawetkan banyak jenis makanan lain.

Seandainya Pasteur meminta hak paten untuk temuannya, dia pasti sudah kaya. Namun, dia membiarkan temuannya dimanfaatkan siapa saja. Proses ini dinamai "pasteurisasi" dan inilah satu-satunya penghargaan yang dia terima.

MEMBANTU INDUSTRI SUTRA
Pasteur kemudian diundang untuk membantu kelompok petani Prancis lain ketika industri sutra menghadapi krisis karena telur-telur ulat sutra terjangkit penyakit. Dia menunjukkan kepada para petani cara penggunaan mikroskop untuk mendeteksi telur-telur yang sakit. Telur-telur ini kemudian dimusnahkan sehingga tidak ada lagi penyakit di dalam pesemaian ulat sutra. Para petani sangat berterima kasih kepada Pasteur karena mata pencaharian mereka terselamatkan.

Sambil menyelesaikan masalah praktis ini, Pasteur terus berpikir untuk meletakkan dasar bagi teorinya yang berikut, yaitu gagasan bahwa banyak penyakit hewan dan manusia disebabkan kuman (mikroba yang berbahaya) yang masuk dan berkembang biak di dalam tubuh.

TEORI KUMAN
Teori kuman Pasteur disambut hangat oleh ahli bedah Inggris ternama, Joseph Lister. Lister mulai memakai metode bedah antiseptik tahun 1865. Dia menggunakan asam karbol untuk mencuci tangan, peralatan, dan pembalut yang dipakai dalam pembedahan. Dia juga menyemprot udara dalam ruangan dengan asam karbol untuk membunuh kuman-kuman di udara. Asam ini cukup kuat untuk membunuh kuman, tapi tidak merusak badan. Sebelum prosedur ini dipakai, kuman berkembang biak di dalam luka, dan menyebabkan banyak pasien bedah meninggal.

Dalam surat kepada Pasteur pada Februari 1874, Lister menyampaikan, "terima kasih karena hasil penelitian Anda yang cemerlang telah membuktikan kebenaran teori kuman. Anda telah melengkapi saya dengan asas yang bisa menjadi dasar penerapan sistem antiseptik. Ilmu bedah sangat berhutang kepada Anda."[3]

IMUNISASI
Selain mengilhami karya Lister, Pasteur juga memperluas karya seorang ilmuwan lain. Ahli fisika Inggris, Edward Jenner, menemukan bahwa orang yang terkena penyakit "cacar sapi" yang tidak berbahaya, ternyata kebal terhadap "cacar" yang mematikan. Kemudian dia mencoba memasukkan cacar yang ringan ke dalam tubuh manusia untuk melindunginya dari cacar yang mematikan itu. Proses ini disebutnya vaksinasi. Percobaan ini dilakukan Jenner dengan memanfaatkan vaksin yang terjadi secara alami. Dengan pengetahuannya tentang mikroba, Pasteur berupaya mengembangkan karya Jenner untuk menghasilkan vaksin buatan dengan cara melemahkan kuman penyakit yang mematikan itu.

Masalah ini sangat rumit, dan menuntut kesabaran, ketekunan serta kecermatan yang luar biasa. Ternyata Pasteur berhasil membuat vaksin untuk kolera ayam dan penyakit anthrax pada domba serta ternak. Namun, temuan ini harus lebih dulu didemonstrasikan di depan umum secara besar-besaran, sebelum kalangan dokter hewan yang skeptis mau menerimanya.

Gregor Mendel (1822-1884)

2010-04-17T02:07:00.000-07:00

Johann Mendel lahir tanggal 22 Juli 1822 di kota kecil Heinzendorf di Silesia, Austria. (Sekarang kota itu bernama Hranice wilayah Republik Ceko.) Johann memunyai dua saudara perempuan. Ayahnya adalah seorang petani. Minatnya dalam bidang hortikultura ternyata dimulai sejak dia masih kecil.

Pada Oktober 1843, Johann menjadi murid baru di biara St. Thomas Augustini di Brunn, Moravia (sekarang Brno di Republik Ceko), dengan nama Gregor. Di sini ia mempelajari berbagai ilmu selain hortikultura yang telah diminatinya sejak kanak-kanak di pertanian ayahnya. Biara ini sendiri memiliki kebun raya yang bagus, kebun sayur, kebun buah, peternakan tawon, dan perusahaan susu untuk memenuhi kebutuhan biara. Perpustakaan biara kaya akan buku dan tulisan-tulisan ilmiah mutakhir. Mendel memperoleh kesempatan emas untuk melanjutkan minatnya dalam hortikultura. Selanjutnya, dia memulai kariernya sebagai guru dan terus menekuni ilmu alam di Universitas Vienna dengan melakukan eksperimen untuk menguji gagasan dalam ilmu.

EKSPERIMEN MENDEL

Eksperimen Mendel dimulai saat dia berada di biara Brunn didorong oleh keingintahuannya tentang suatu ciri tumbuhan diturunkan dari induk keturunannya. Jika misteri ini dapat dipecahkan, petani dapat menanam hibrida dengan hasil yang lebih besar. Prosedur Mendel merupakan langkah yang cemerlang dibanding prosedur yang dilakukan waktu itu. Mendel sangat memperhitungkan aspek keturunan dan keturunan tersebut diteliti sebagai satu kelompok, bukan sejumlah keturunan yang istimewa. Dia juga memisahkan berbagai macam ciri dan meneliti satu jenis ciri saja pada waktu tertentu; tidak memusatkan perhatian pada tumbuhan sebagai keseluruhan.

Dalam eksperimennya, Mendel memilih tumbuhan biasa, kacang polong, sedangkan para peneliti lain umumnya lebih suka meneliti tumbuhan langka. Dia mengidentifikasi tujuh ciri berbeda yang kemudian dia teliti:

* bentuk benih (bundar atau keriput),
* warna benih (kuning atau hijau),
* warna selaput luar (berwarna atau putih),
* bentuk kulit biji yang matang (licin atau bertulang),
* warna kulit biji yang belum matang (hijau atau kuning),
* letak bunga (tersebar atau hanya di ujung), dan
* panjang batang tumbuhan (tinggi atau pendek).

Mendel menyilang tumbuhan tinggi dengan tumbuhan pendek dengan menaruh tepung sari dari yang tinggi pada bunga pohon yang pendek, demikian sebaliknya. (Sebelumnya, dia memeriksa kemurnian jenis pohon induk tersebut dengan memastikan bahwa nenek moyang tumbuhan itu selalu menunjukkan ciri-ciri yang sama.) Mendel mengharapkan bahwa semua keturunan generasi pertama hasil persilangan itu akan berupa pohon berukuran sedang atau separuh tinggi dan separuh pendek. Namun ternyata, semua keturunan generasi pertama berukuran tinggi. Rupanya sifat pendek telah hilang sama sekali. Lalu Mendel membiarkan keturunan generasi pertama itu berkembang biak sendiri menghasilkan keturunan generasi kedua. Kali ini, tiga perempat berupa tumbuhan tinggi dan seperempat tumbuhan pendek. Ciri-ciri yang tadinya hilang muncul kembali.

Dia menerapkan prosedur yang sama pada enam ciri lain. Dalam setiap kasus, satu dari ciri-ciri yang berlawanan hilang dalam keturunan generasi pertama dan muncul kembali dalam seperempat keturunan generasi kedua. (Hasil ini juga diperoleh dari penelitian terhadap ratusan tumbuhan.)

HUKUM MENDEL PERTAMA

Mendel menarik beberapa kesimpulan dari hasil penelitiannya. Dia menyatakan bahwa setiap ciri dikendalikan oleh dua macam informasi, satu dari sel jantan (tepung sari) dan satu dari sel betina (indung telur di dalam bunga). Kedua informasi ini (kelak disebut plasma pembawa sifat keturunan atau gen) menentukan ciri-ciri yang akan muncul pada keturunan. Sekarang, konsep ini disebut Hukum Mendel Pertama -- Hukum Pemisahan.

Untuk setiap ciri yang diteliti oleh Mendel dalam kacang polong, ada satu ciri yang dominan sedangkan lainnya terpendam. Induk "jenis murni" dengan ciri dominan memunyai sepasang gen dominan (AA) dan dapat memberi hanya satu gen dominan (A) kepada keturunannya. Induk "jenis murni" dengan ciri yang terpendam memunyai sepasang gen terpendam (aa) dan dapat memberi hanya satu gen terpendam (a) kepada keturunannya. Maka keturunan generasi pertama menerima satu gen dominan dan satu gen terpendam (Aa) dan menunjukkan ciri-ciri gen dominan. Bila keturunan ini berkembang biak sendiri menghasilkan keturunan generasi kedua, sel-sel jantan dan betina masing-masing dapat mengandung satu gen dominan (A) atau gen terpendam (a). Oleh karenanya, ada empat kombinasi yang mungkin: AA, Aa, aA dan aa. Tiga kombinasi yang pertama menghasilkan tumbuhan dengan ciri dominan, sedangkan kombinasi terakhir menghasilkan satu tumbuhan dengan ciri terpendam.

HUKUM MENDEL KEDUA

Kemudian Mendel meneliti dua ciri sekaligus, yakni bentuk benih (bundar atau keriput) dan warna benih (kuning atau hijau). Dia menyilang tumbuhan yang selalu menunjukkan ciri-ciri dominan (bentuk bundar dan warna kuning) dengan tumbuhan berciri terpendam (bentuk keriput dan warna hijau). Sekali lagi, ciri terpendam tidak muncul dalam keturunan generasi pertama. Jadi, semua tumbuhan generasi pertama memunyai benih kuning bundar. Namun, tumbuhan generasi kedua memunyai empat macam benih yang berbeda, yakni bundar dan kuning, bundar dan hijau, keriput dan kuning, dan keriput dan hijau. Keempat macam ini dibagi dalam perbandingan 9:3:3:1. Mendel mengecek hasil ini dengan kombinasi dua ciri lain. Perbandingan yang sama muncul lagi.

Perbandingan 9:3:3:1 menunjukkan bahwa kedua ciri tidak saling tergantung, sebab perbandingan 3:1 untuk satu ciri bertahan dalam setiap subkelompok ciri yang lain, dan sebaliknya. Hasil ini disebut Hukum Mendel Kedua -- Hukum Ragam Bebas.

Eksperimen Mendel menunjukkan bahwa ketika tanaman induk membentuk sel-sel reproduksi jantan dan betina, semua kombinasi bahan genetik dapat muncul dalam keturunannya, dan selalu dalam proporsi yang sama dalam setiap generasi. Informasi genetik selalu ada meskipun ciri tertentu tidak tampak di dalam beberapa generasi karena didominasi oleh gen yang lebih kuat. Dalam generasi kemudian, bila ciri dominan tidak ada, ciri terpendam itu akan muncul lagi.

KARYANYA DIAKUI

Mendel meninggal di Brunn pada tanggal 6 Januari 1884 dalam usia 61 tahun. Karya Mendel masih terabaikan selama 35 tahun. Jerih lelahnya itu baru diakui oleh tiga orang ahli botani yang menemukan kesimpulan yang sama dengan Mendel pada tahun 1900. Salah satu peneliti tersebut di antaranya adalah Hugo de Vries, seorang naturalis Belanda. Meskipun karyanya banyak ditemukan dalam literatur ilmiah, baru setelah penyelidikan verifikasi independen ini, karyanya dipublikasikan secara luas dan diterima. Karya Mendel memberikan sumbangan besar terhadap studi ilmu genetika, khususnya studi mengenai fungsi gen dalam keturunan.

PENTINGNYA KARYA MENDEL

Temuan Mendel memunyai implikasi penting. Karyanya membantah adanya percampuran dalam keturunan, yaitu pemikiran bahwa ciri-ciri orang tua diwariskan kepada anak dan kemudian bercampur, lalu diturunkan ke generasi berikut dalam bentuk campuran. Eksperimen Mendel membuktikan justru kebalikannyalah yang benar; zat genetika yang diwarisi dari orangtua hanya bergabung untuk sementara waktu dalam diri anak, dan dalam generasi berikutnya zat genetik pecah menjadi satuan-satuan yang ada dalam induk aslinya. Dengan kata lain, zat genetika itu sendiri tidak berubah.

Ketika karya Mendel ditemukan kembali awal tahun 1900-an, reaksi awal para ilmuwan adalah menentang Darwinisme. Dalam bukunya, "Processes of Organic Evolution", G.L. Stebbins membahas "pertentangan keras mengenai hakikat keragaman keturunan dan proses-proses evolusi antara penganut Mendel awal, terutama de Vries dan para naturalis Darwin kontemporer." Baru pada tahun 1920-an, setelah ada modifikasi yang cukup berarti tentang mekanisme evolusi, para ilmuwan mulai menyatakan bahwa evolusi cocok dengan temuan Mendel.

Penelitian Mendel menunjukkan secara gamblang tentang stabilitas dasar dari berbagai jenis tumbuhan dan hewan yang diciptakan, sedangkan kaum evolusionis selama puluhan tahun berupaya untuk memasukkan hal ini ke dalam kerangka Darwin. Karya Mendel tidak mendukung gagasan evolusioner yang mengatakan bahwa satu spesies dapat berevolusi menjadi spesies lain. Dalam hal ini, banyak ilmuwan seperti Isaac Asimov mengatakan bahwa "kelemahan terbesar dalam teori Darwin telah dilengkapi dengan temuan Mendel."

Charles Darwin

2010-04-16T02:53:00.000-07:00

Lahirnya bersamaan benar dengan Abraham Lincoln, 12 Februari 1809 di Shrewsbury, Inggris. Charles Darwin penemu teori evolusi organik dalam arti seleksi alamiah ini pada umur enam belas tahun masuk Universitas Edinburg belajar kedokteran, tetapi baik kedokteran maupun anatomi dianggapnya ilmu yang bikin jemu. Tak lama kemudian dia pindah ke Cambridge belajar unsur administrasi perkantoran. Walau begitu, berburu dan naik kuda di Cambridge jauh lebih digemarinya ketimbang belajar ilmu itu. Dan walaupun begitu, dia toh masih bisa memikat perhatian salah satu mahagurunya yang mendorongnya supaya ikut dalam pelayaran penyelidikan di atas kapal H.M.S. Beagle sebagai seorang naturalis. Mula-mula ayahnya keberatan dengan penunjukan ini. Pikirnya, perjalanan macam itu hanyalah dalih saja buat Darwin yang enggan dengan pekerjaan serius. Untungnya, belakangan sang ayah bisa dibujuk dan merestui perjalanan itu yang akhirnya ternyata merupakan perjalanan yang paling berharga dalam sejarah ilmu pengetahuan Eropa.

Darwin mulai berangkat berlayar di atas kapal Beagle tahun 1831. Waktu itu umurnya baru dua puluh dua tahun. Dalam masa pelayaran lima tahun, kapal Beagle mengarungi dunia, menyelusuri pantai Amerika Selatan dalam kecepatan yang mengasyikkan, menyelidiki kepulauan Galapagos yang sunyi terpencil, mengambah pulau-pulau di Pacifik, di Samudera Indonesia dan di selatan Samudera Atlantik. Dalam perkelanaan itu, Darwin menyaksikan banyak keajaiban-keajaiban alam, mengunjungi suku-suku primitif, menemukan jumlah besar fosil-fosil, meneliti pelbagai macam tetumbuhan dan jenis binatang. Lebih jauh dari itu, dia membuat banyak catatan tentang apa saja yang lewat di depan matanya. Catatan-catatan ini merupakan bahan dasar bagi hampir seluruh karyanya di kemudian hari. Dari catatan-catatan inilah berasal ide-ide pokoknya, dan kejadian-kejadian serta pengalamannya jadi penunjang teori-teorinya.

1. Perjalanan dengan Beagle

Survai Beagle berlangsung lima tahun. Darwin menghabiskan dua pertiga dari waktunya ini untuk menjelajani daratan. Ia menyelidiki beraneka ragam penampilan geologis, fosil dan organisme hidup, dan menjumpai beraneka ragam manusia, baik masyarakat pribumi maupun kolonial. Secara metodik ia mengumpulkan sejumlah besar spesimen, banyak di antaranya baru bagi ilmu pengetahuan. Hal ini mengukuhkan reputasinya sebagai seorang naturalis dan menjadikannya salah seorang perintis dalam bidang ekologi, khususnya pemahaman tentang biokoenosis. Catatan-catatan terincinya yang panjang lebar memperlihatkan karunianya untuk membangun teori dan membentuk dasar bagi pekerjaannya di kemudian hari, serta memberikan pemahaman antropologis sosial, politik yang mendalam tentang daerah-daerah yang dikunjunginya.

Dalam pelayaran itu, Darwin membaca buku Charles Lyell, Principles of Geology (Prinsip-prinsip Geologi), yang menjelaskan penampilan geologis sebagai akibat dari proses bertahap selama berbagai periode yang panjang, dan menulis surat kepada keluarganya bahwa ia menyaksikan bentuk-bentuk tanah "seolah-olah ia mempunyai mata Lyell": ia melihat dataran-dataran dari lapisan tipis (shingle) yang terjal dan kerang-kerang di Patagonia sebagai pantai-pantai yang menaik. Di Chile ia mengalami gempa bumi dan mencatat dasar-dasar laut dengan kerang yang terdampar di atas pasang yang tinggi yang memperlihatkan bahwa tanah itu telah menaik; dan bahkan pada tempat-tempat yang tinggi di Andes, ia dapat mengumpulkan kerang-kerang laut. Ia membuat teori bahwa atol-atol karang membentuk pada gunung-gunung vulkanik yang tenggelam, sebuah gagasan yang ia lihat dikukuhkan ketika Beagle menyelidiki Kepulauan Cocos (Keeling).

Di Amerika Selatan ia menemukan fosil-fosil mamalia raksasa yang telah punah, teermasuk megatheria dan gliptodon dalam lapisan-lapisan yang tidak memperlihatkan tanda-tanda katastrofi ataupun perubahan iklim. Sesekali ia mengangggap mereka serupa dengan spesies-spesies di Afrika, tetapi setelah pelayaran Richard Owen memperlihatkan bahwa sisa-sisa itu berasal dari binatang-binatang yang terkait dengan makhluk-makhluk hidup di tempat yang sama. Di Argentina dua spesies dari rhea mempunyai wilayah-wilayah yang terpisah namun bertumpang tindih. Di Kepulauan Galápagos Darwin menemukan bahwa mockingbird berbeda dari satu pulau ke pulau lainnya, dan ketika kembali ke Britania kepadnya diperlihatkan bahwa kura-kura Galápagos tortoise dan burung-burung finch juga berbeda-beda spesiesnya tergantung pada masing-masing pulau yang mereka huni. Binatang berkantung Australia kanguru tikus dan platipus adalah binatang-binatang yang sangat aneh sehingga ia berpikir "Orang yang tidak percaya ... mungkin akan berkata 'Pastilah dua Pencipta yang berbeda telah bekerja'." Ia dibingungkan oleh apa yang dilihatnya, dan ssementara dalam edisi pertama dari The Voyage of the Beagle (Pelayaran di Beagle) ia menjelaskan distribusi spesies berdasarkan gagasan Charles Lyell tentang "pusat-pusat ciptaan", dalam edisi-edisi yang belakangan dari Journal ini, ia mulai membayangkan penggunaan fauna Kepulauan Galápagos sebagai bukti untuk evolusi: "orang mungkin benar-benar menduga bahwa dari sejumlah kecil burung yang asli di kepulauan ini, satu spesies telah diambil dan dimodifikasi untuk tujuan-tujuan yang berbeda."

Tiga orang misionaris pribumi dikembalikan oleh Beagle ke Tierra del Fuego. Mereka telah diberadabkan di Inggris selama dua tahun, namun sanak keluarga mereka di mata Darwin tampak "liar", sedikit di atas binatang. Dalam waktu setahun, para misionaris itu telah kembali ke kehidupan mereka yang keras dan primitif, namun mereka lebih menyukainya dan tidak ingin kembali ke dunia yang beradab. Pengalaman ini dan penolakan Darwin terhadap perbudakan dan berbagai perlakuan yang tidak manusiawi lainnya yang dilihatnya di tempat-tempat lain, seperti misalnya perlakuan buruk terhadap kaum pribumi oleh para kolonis Inggris di Tasmania meyakinkannya bahwa tidak ada pembenaran moral apapun untuk memperlakukan orang lain dengan buruk berdasarkan konsep ras. Kini ia berpendapat bahwa umat manusia tidaklah terlalu jauh dari binatang, berbeda dengan apa yang diyakini oleh teman-temannya kaum agamawan.

Sejak usia 12 hingga 17 tahun, Newton mengenyam pendidikan di sekolah The Kings School yang terletak di Grantham (tanda tangannya masih terdapat di perpustakaan sekolah). Keluarganya mengeluarkan Newton dari sekolah dengan alasan agar dia menjadi petani saja, bagaimanapun Newton terlihat tidak menyukai pekerjaan barunya. Tapi pada akhirnya setelah meyakinkan keluarga dan ibunya dengan bantuan paman dan gurunya, Newton dapat menamatkan sekolah pada usia 18 tahun dengan nilai yang memuaskan.

Sementara di kapal, Darwin mengalami mabuk laut. Pada Oktober 1833 ia mendapat demam di Argentina, dan pada Juli 1834, ketika kembali dari pegunungan Andes ke Valparaíso, ia jatuh sakit dan terpaksa tinggal di tempat tidur selama sebulan. Sejak 1837 Darwin berulang-ulang menderita sakit perut, muntah-muntah, bisul yang parah, jantung berdebar-debar, gemetaran dan berbagai gejala lainnya. Semua gejala ini khususnya mempengaruhinya pada saat-saat ia merasa tertekan, seperti misalnya ketika menghadiri pertemuan-pertemuan atau berhadapan dengan pertikaian mengenai teorinya. Penyebab penyakit Darwin tidak diketahui pada masa hidupnya, dan berbagai upaya untuk merawatnya tidak banyak berhasil. Spekulasi baru-baru ini menyebutkan bahwa di Amerika Selatan ia terkena penyakit Chagas karena gigitan serangga, yang menyebabkan berbagai masalah belakangan. Penyebab lainnya yang mungkin antara lain adalah masalah-masalah psiko-biologis dan penyakit Ménière.

2. Karier dalam ilmu pengetahuan, pembentukan teori

Ketika masih dalam pelayaran, Henslow dengan hati-hati memperkuat reputasi bekas muridnya dengan memberikan kepada sejumlah naturalis terpilh akses kepada contoh-contoh fosil dan salinan-salinan tercetak tulisan-tulisan geologis Darwin. Ketika Beagle kembali pada 2 Oktober 1836, Darwin telah menjadi terkenal di kalangan ilmiah. Ia mengunjungi keluarganya di Shrewsbury dan ayahnya mengembangkan tabungan agar Darwin dapat menjadi seorang ilmuwan yang didukung dengan dananya sendiri. Kemudian Darwin pergi ke Cambridge dan membujuk Henslow agar mengerjakan deskripsi botanis tentang tanaman-tanaman modern yang telah dikumpulkannya. Setelah itu Darwin berkeliling ke lembaga-lembaga di London untuk mencari naturalis terbaik yang ada untuk menggambarkan koleksi-koleksinya yang lain untuk penerbitan pada waktu yang tepat. Charles Lyell yang sangat bersemangat menemui Darwin pada 29 Oktober dan memperkenalkannya kepada Richard Owen seorang ahli anatomi yang sedang naik daun. Setelah mengerjakan koleksi tulang-tulang fosil Darwin pada Perhimpunan Ahli Bedah Kerajaan-nya, Owen menimbulkan kejutan besar dengan mengungkapkan bahwa sebagian daripadanya berasal dari tikus-tikus dan sejenis binatang merayap raksasa yang telah musnah. Hal ini meningkatkan reputasi Darwin. Dengan dukungan Lyell yang antusias, Darwin menyampaikan makalahnya yang pertama kepada Perhimpunan Geologis London pada 4 Januari 1837, dan mengatakan bahwa tanah Amerika Selatan pelan-pelan sedang menaik. Pada hari yang sama Darwin menyajikan contoh-contoh mamalia dan burungnya kepada Perhimpunan Zoologis London. Binatang-binatang mamalia itu diambil oleh George R. Waterhouse. Meskipun burung-burung itu kelihatannya seperti pemikiran yang baru muncul belakangan, John Gould, seorang ahli burung mengungkapkan bahwa apa yang disangka Darwin sebagai "wren", burung-burung hitam, dan finch yang agak berbeda-beda dari Galápagos semuanya adalah finch, tetapi masing-masing merupakan spesies yang berbeda. Yang lainnya di Beagle termasuk FitzRoy juga telah mengumpulkan burung-burung ini dan lebih cermat dengan catatan-catatan mereka, hingga memungkinkan Darwin menemukan dari pulau mana masing-masing spesies itu berasal.

Di London Charles tinggal dengan saudaranya, Erasmus, seorang pemikir bebas. Pada pesta-pesta jamuan makan ia berjumpa dengan sejumlah savant yang berpendapat bahwa Tuhan telah menetapkan kehidupan sebelumnya dengan hukum-hukum alam, ketimbang dengan ciptaan-ciptaan yang ajaib untuk sementara. Sahabat saudaranya, Nn. Harriet Martineau adalah seorang penulis yang cerita-ceritanya mempromosikan pembaruan-pembaruan Hukum orang miskin Whig Malthusian. Kalangan ilmiah heboh dengan gagasan-gagasan tentang transmutasi spesies yang secara kontroversial dikaitkan dengan kehebohan Radikal. Darwin lebih suka akan teman-temannya yang terhormat, para profesor Cambridge, meskipun gagasan-gagasannya melampaui keyakinan mereka bahwa sejarah alam harus membenarkan agama dan tatanan sosial.

Pada 17 Februari 1837, Lyell menggunakan pidato kepresidenannya di Perhimpunan Geografis untuk menyajikan temuan-temuan Owen untuk menentukan tanggal fosil-fosil Darwin, dan menunjukkan inferensi bahwa spesies-spesies dari binatang-binatang yang telah pu nah itu terkait dengan spesies-spesies dari yang ada sekarang di tempat yang sama. Pada pertemuan yang sama Darwin terpilih menjadi anggota Dewan Perhimpunan itu. Ia sudah diundang oleh FitzRoy untuk menyumbangkan tulisan dalam Journal berdasarkan catatan-catatan lapangannya sebagai bagian sejarah alam tentang laporan kapten dari pelayaran Beagle. Kini ia tenggelam dalam penulisan buku mengenai geologi Amerika Selatan. Pada saat yang sama ia berspekulasi tentang transmutasi dalam Buku Catatan Merah-nya yang telha dimulainya di atas Beagle. Sebuah proyek lain yang dimulainya mendapatkan laporan-laporan para ahli tentang koleksinya yang diterbitkan sebagai rangkaian terbitan Zoology of the Voyage of H.M.S. Beagle (Zoologi dari Pelayaran H.M.S. Beagle), dan Henslow menggunakan kontak-kontaknya untuk mengatur pemberian sebesar £1,000 dari Perbendaharaan untuk mensponsorinya. Darwin menyelesaikan penulisan Journal-nya sekitar 20 Juni ketika Raja William IV meninggal dunia dan zaman Victoria dimulai. Pada pertengahan Juli ia memulai buku catatan "B"-nya yang rahasia tentang transmutasi, dan mengembangkan hipotesis bahwa di mana setiap pulau dari Kepulauan Galápagos mempunyai jenis kura-kuranya sendiri, semuanya itu berasal dari satu spesies kura-kura dan telah menyesuaikan diri dengan pulau-pulau yang berlainan dalam cara yang berbeda-beda.

Layak dicatat, teori Darwin dirumuskan tanpa sandaran teori genetik apa pun atau bahkan dia tak tahu-menahu mengenai pengetahuan itu. Di masa Darwin, tak seorang pun faham ihwal khusus bagaimana suatu generasi berikutnya. Meskipun Gregor Mendel sedang merampungkan hukum-hukum keturunan pada tahun-tahun berbarengan dengan saat Darwin menulis dan menerbitkan bukunya yang membikin sejarah, hasil karya Mendel yang menunjang teori Darwin begitu sempurnanya, Mendel nyaris sepenuhnya tak diacuhkan orang sampai tahun 1900, saat teori Darwin sudah begitu mapan dan mantap. Jadi, pengertian modern kita perihal evolusi --yang merupakan gabungan antara ilmu genetik keturunan dengan hukum seleksi alamiah-- lebih lengkap ketimbang teori yang disodorkan Darwin.

Pengaruh Darwin terhadap pemikiran manusia dalam sekah. Dalam kaitan dengan ilmu pengetahuan murni, tentu saja, dia sudah melakukan tindak revolusioner semua aspek bidang biologi. Seleksi alamiah betul-betul punya prinsip yang teramat luas serta mendasar, dan pelbagai percobaan sudah dilakukan penerapannya di pelbagai bidang-seperti antropologi, sosiologi, ilmu politik dan ekonomi.

Bahkan barangkali pengaruh Darwin lebih penting terhadap pemikiran agama ketimbang terhadap segi ilmu pengetahuan atau sosiologi. Pada masa Darwin dan bertahun-tahun sesudahnya, banyak penganut setia Nasrani percaya bahwa menerima teori Darwin berarti menurunkan derajat kepercayaan terhadap agama. Kekhawatiran mereka ini barangkali ada dasarnya biarpun jelas banyak sebab faktor lain yang jadi lantaran lunturnya kepercayaan beragama. (Darwin sendiri menjadi seorang sekuler).

Bahkan atas dasar sekuler, teori Darwin mengakibatkan perubahan besar pada cara manusia dalam hal mereka memikirkan ihwal dunia mereka (bangsa manusia itu tampaknya) secara keseluruhan tidak lagi menduduki posisi sentral dalam skema alamiah alam makhluk sebagaimana tadinya mereka akukan. Kini kita harus memandang diri kita sebagai salah satu bagian saja dari sekian banyak makhluk dan kita mengakui adanya kemungkinan bahwa sekali tempo akan tergeser. Akibat dari hasil penyelidikan Darwin, pandangan Heraclitus yang berkata, "Tak ada yang permanen kecuali perubahan" menjadi diterima secara lebih luas. Sukses teori evolusi sebagai penjelasan umum mengenai asal-usul manusia telah lebih mengokohkan kepercayaan terhadap kemampuan ilmu pengetahuan menjawab segala pertanyaan dunia fisik (walaupun tidak semua persoalan manusia dan kemanusiaan). Istilah Darwin, "Yang kuat mengalahkan yang lemah" dan "Pergulatan untuk hidup" telah masuk menjadi bagian kamus kita.

Memang teori Darwin akan terjelaskan juga walau misalnya Darwin tak pernah hidup di dunia. Apalagi diukur dari apa yang sudah dihasilkan Wallace, hal ini amat mengandung kebenaran, lebih dari ihwal siapa pun yang tertera di dalam daftar buku ini. Namun, adalah tulisan-tulisan Darwin yang telah merevolusionerkan biologi dan antropolgi dan dialah yang telah mengubah pandangan kita tentang kedudukan manusia di dunia.

referensi :

Di kutip dari :
Seratus Tokoh yang Paling Berpengaruh dalam Sejarah
Michael H. Hart, 1978
Terjemahan H. Mahbub Djunaidi, 1982

FUNGI (JAMUR)

2009-11-19T13:50:00.000-08:00

V. FUNGI (JAMUR)

Di dalam dunia mikrobia, jamur termasuk divisio Mycota (fungi). Mycota berasal dari kata mykes (bahasa Yunani), disebut juga fungi (bahasa Latin). Ada beberapa istilah yang dikenal untuk menyebut jamur, (a) mushroom yaitu jamur yang dapat menghasilkan badan buah besar, termasuk jamur yang dapat dimakan, (b) mold yaitu jamur yang berbentuk seperti benang-benang, dan (c) khamir yaitu jamur bersel satu.
Jamur merupakan jasad eukariot, yang berbentuk benang atau sel tunggal,
multiseluler atau uniseluler. Sel-sel jamur tidak berklorofil, dinding sel tersusun dari khitin, dan belum ada diferensiasi jaringan. Jamur bersifat khemoorganoheterotrof karena memperoleh energi dari oksidasi senyawa organik. Jamur memerlukan oksigen untuk hidupnya (bersifat aerobik).
Habitat (tempat hidup) jamur terdapat pada air dan tanah. Cara hidupnya bebas
atau bersimbiosis, tumbuh sebagai saprofit atau parasit pada tanaman, hewan dan manusia.

A. Morfologi Jamur Benang
Jamur benang terdiri atas massa benang yang bercabang-cabang yang disebut
miselium. Miselium tersusun dari hifa (filamen) yang merupakan benang-benang
tunggal. Badan vegetatif jamur yang tersusun dari filamen-filamen disebut thallus.
Berdasarkan fungsinya dibedakan dua macam hifa, yaitu hifa fertil dan hifa vegetatif.
Hifa fertil adalah hifa yang dapat membentuk sel-sel reproduksi atau spora-spora.
Apabila hifa tersebut arah pertumbuhannya keluar dari media disebut hifa udara. Hifa
vegetatif adalah hifa yang berfungsi untuk menyerap makanan dari substrat.
Berdasarkan bentuknya dibedakan pula menjadi dua macam hifa, yaitu hifa tidak
bersepta dan hifa bersepta. Hifa yang tidak bersepta merupakan ciri jamur yang
termasuk Phycomycetes (Jamur tingkat rendah). Hifa ini merupakan sel yang
memanjang, bercabang-cabang, terdiri atas sitoplasma dengan banyak inti (soenositik).
Hifa yang bersepta merupakan ciri dari jamur tingkat tinggi, atau yang termasuk
Eumycetes.

BAKTERI DAN VIRUS

2009-11-18T18:31:00.000-08:00

BAKTERI DAN VIRUS

A. BAKTERI
Bakteri merupakan mikrobia prokariotik uniselular, termasuk klas Schizomycetes,
berkembang biak secara aseksual dengan pembelahan sel. Bakteri tidak berklorofil kecuali beberapa yang bersifat fotosintetik.
Cara hidup bakteri ada yang dapat hidup bebas, parasitik, saprofitik, patogen pada manusia, hewan dan tumbuhan. Habitatnya tersebar luas di alam, dalam tanah, atmosfer (sampai + 10 km diatas bumi), di dalam lumpur, dan di laut.
Bakteri mempunyai bentuk dasar bulat, batang, dan lengkung. Bentuk bakteri
juga dapat dipengaruhi oleh umur dan syarat pertumbuhan tertentu. Bakteri dapat mengalami involusi, yaitu perubahan bentuk yang disebabkan faktor makanan, suhu, dan lingkungan yang kurang menguntungkan bagi bakteri. Selain itu dapat mengalami pleomorfi, yaitu bentuk yang bermacam-macam dan teratur walaupun ditumbuhkan pada syarat pertumbuhan yang sesuai. Umumnya bakteri berukuran 0,5-10 µ.
Berdasarkan klasifikasi artifisial yang dimuat dalam buku “Bergey’s manual of
determinative bacteriology” tahun 1974, bakteri diklasifikasikan berdasarkan deskripsi sifat morfologi dan fisiologi. Dalam buku ini juga terdapat kunci determinasi untuk mengklasifikasikan isolat bakteri yang baru ditemukan. Menurut Bergey’s manual, bakteri dibagi menjadi 1 kelompok (grup), dengan Cyanobacteria pada grup 20.
Pembagian ini berdasarkan bentuk, sifat gram, kebutuhan oksigen, dan apabila tidak dapat dibedakan menurut ketiganya maka dimasukkan ke dalam kelompok khusus.

KLASIFIKASI BAKTERI
I. Bakteri berbentuk kokus (bulat)
a. Bakteri kokus gram positif (grup 14)
Aerobik: Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Leuconostoc
Anaerobik: Methanosarcina, Thiosarcina, Sarcina, Ruminococcus
b. Bakteri kokus gram negatif
Aerobik: Neisseria, Moraxella, Acinetobacter, Paracoccus (grup 10)
Anaerobik: Veillonella, Acidaminococcus, Megasphaera (grup 11)
II. Bakteri berbentuk batang
a. Bakteri gram positif
1. Bakteri gram positif tidak membentuk spora (grup 16)
Aerobik: Lactobacillus, Listeria, Erysipelothrix, Caryophanon.
2. Bakteri Coryneform dan actinomycetes (grup 17)
Aerobik Coryneform: Corynebacterium, Arthrobacter, Brevibacterium, Cellulomonas, Propionibacterium, Eubacterium,
Bifidobacterium.
Aerobik Actinomycetes: Mycobacterium, Nocardia, Actinomyces, Frankia,
Actinoplanes, Dermatophilus, Micromonospora, Microbispora, Streptomyces, Streptosporangium.
Actinomycete dapat membentuk miselium yang sangat halus dan bercabang-
cabang. Miselium vegetatif tumbuh di dalam medium, dan miselium udara ada di
permukaan medium. Bakteri ini dapat berkembang biak dengan spora, secara
fragmentasi dan segmentasi, dengan chlamydospora, serta dengan bertunas.
Bakteri ini umumnya mempunyai habitat pada lingkungan dengan pH yang tinggi.
Cara hidupnya ada yang bersifat saprofit, simbiosis dan beberapa sebagai
parasit. Frankia adalah actinomycetes yang mampu menambat nitrogen dan
dapat bersimbiosis dengan tanaman.
3. Bakteri pembentuk endospora (grup 15)
Aerobik: Bacillus, Sporolactobacillus, Sporosarcina, Thermoactinomyces
Anaerobik: Clostridium, Desulfotomaculum, Oscillospira

b. Bakteri gram negatif
1. Bakteri gram negatif aerobik (grup 7)
Aerobik: Pseudomonas, Xanthomonas, Zoogloea, Gluconobacter, Acetobacter,
Azotobacter, Azomonas, Beijerinckia, Derxia, Rhizobium, Agrobacterium,
Alcaligenes, Brucella, Legionella, Thermus. Bakteri Azotobacter, Beijerinckia,
Derxia, Rhizobium termasuk diazotroph yang dapat menambat nitrogen dari
udara. Azotobacter, Beijerinckia, dan Derxia cara hidupnya bebas tidak
bersimbiosis, Rhizobium hidupnya dapat bersimbiosis dengan akar tanaman
leguminosa dengan membentuk bintil akar.
2. Bakteri gram negatif aerobik khemolitotrofik (grup12)
Aerobik: Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus, Nitrosomonas, Nitrosospira,
Nitrosococcus, Nitrosolobus. Bakteri bakteri tersebut umumnya berperan dalam
proses nitrifikasi di dalam tanah. Thiobacillus, Sulfolobus, Thiobacterium,
Thiovolum, yang merupakan bakteri yang berperan dalam proses oksidasi sulfur
di alam.

3. Bakteri berselubung (grup 3)
Aerobik: Sphaerotilus, Leptothrix, Cladothrix, Crenothrix. Bakteri Sphaerotilus biasanya hidup di saluran-saluran air. Leptothrix,dan Cladothrix
merupakan bakteri yang mampu mengoksidasi besi atau penyebab korosi.

4. Bakteri gram negatif fakultatif anaerobik (grup 8)
Fakultatif anaerobik: Escherichia coli, Klebsiella, Enterobacter, Salmonella,
Shigella, Proteus, Serratia, Erwinia, Yersinia, Vibrio, Aeromonas, Photobacterium.

5. Bakteri gram negatif anaerobik (grup 9)
Sangat Anaerobik: Bacteroides, Fusobacterium, Leptotrichia

6. Bakteri Methanogens dan arkaebakteria (grup 13)
Sangat Anaerobik: Methanobacterium, Methanothermus, Methanosarcina,
Methanothrix, Methanococcus. Bakteri ini merupakan pembentuk metan (CH4) dari hasil perombakan bahan organik secara anaerobik.
Aerobik: Halobacterium, Halococcus, Thermoplasma. Bakteri ini ada yang tahan
hidup pada kadar garam tinggi dan dan ada yang tahan pada suhu
tinggi.
Anaerobik: Thermoproteus, Pyrodictium, Desulforococcus.

III. Bakteri berbentuk lengkung
a. Bakteri gram negatif spiril dan lengkung (grup 6)
Aerobik: Spirillum, Aquaspirillum, Azospirillum, Oceanospirillum, Campylobacter,
Bdellovibrio, Microcyclus, Pelosigma. Bakteri Azospirillum termasuk
bakteri penambat nitrogen yang dapat berasosiasi dengan tanaman
gramineae termasuk tanaman padi. Bakteri Bdellovibrio adalah bakteri
yang dapat hidup sebagai parasit pada sel bakteri lain (parasit bakteri).
b. Bakteri gram negatif lengkung anaerobik (grup 9)
Anaerobik: Desulfovibrio, Succinivibrio, Butyrivibrio, Selenomonas. Bakteri
Desulfovibrio merupakan salah satu bakteri yang mampu mereduksi
sulfat.
c. Spirochaeta (grup 5)
Aerobik dan anaerobik: Spirochaeta, Cristispira, Treponema, Borrelia, Leptospira.
Bakteri ini berbentuk benang tipis dan terulir. Dinding sel tipis dan lentur. Bakteri ini dapat bergerak dengan cara kontraksi sel menurut garis sumb selnya. Selnya berukuran 0,1-3 µ x 4-8 µ .

IV. Bakteri yang termasuk kelompok khusus
a. Bakteri yang merayap (meluncur) (grup 2)
Bakteri ini dapat merayap walaupun tidak berflagela. Bakteri ini selalu bersifat
gram negatif. Dalam kelompok ini termasuk beberapa ganggang biru, beberapa bakteri
khemoorganotrof dan beberapa bakteri belerang (sulfur).
Kelompok bakteri yang menjadi anggota bakteri merayap (meluncur) adalah
sbb:
1. Bakteri yang mengandung sulfur intraselular, berbentuk benang. Contoh:
Beggiatoa, Thiothrix, Achromatium.
2. Bakteri bebas sulfur, membentuk trikoma (bulu). Contoh: Vitreoscilla, Leucothrix, Saprospira.
3. Bakteri uniselular, bentuk batang pendek. Contoh: Cytophaga, Flexibacter,
Myxobacteria.
4. Bakteri fototrof yang bergerak merayap. Contoh: Chloroflexus
5. Cyanobacteria yang bergerak merayap. Contoh: Oscillatoria.
Myxobacteria. Bakteri yang termasuk myxobacteria mempunyai dinding sel
sangat tipis dan lentur. Bakteri ini bersifat gram negatif, dan dapat bergerak meluncur.
Bentuk sel umumnya memanjang (spoel) dengan ujung runcing. Dalam siklus hidupnya
dapat membentuk badan buah, yang merupakan kumpulan sel yang berdifrensiasi.
Ukuran badan buah kurang dari 1 mm. Contoh: Chondromyces, Myxococcus.

b. Bakteri bertangkai atau bertunas (grup 4)
Bakteri ini mempunyai struktur mirip tangkai atau tunas yang merupakan
tonjolan dari sel, atau hasil pengeluaran lendir. Contoh: Hypomicrobium, Caulobacter,
Prosthecomicrobium, Ancalomicrobium, Gallionella, Nevskia.

c. Bakteri parasit obligat: Rickettsiae dan Chlamydiae (grup 18)
Merupakan bakteri yang berukuran paling kecil, tetapi lebih besar dari virus, yaitu 0,3x2µ. Bentuk sel pleomorfik, dapat berupa batang, kokus, atau filamen. Bakteri ini cara hidupnya sebagai parasit sejati (parasit obligat) di dalam sel jasad lain dan bersifat patogen. Hidupnya intraselular di dalam sitoplasma dan inti sel binatang dan manusia. Oleh karena itu bakteri kelompok ini merupakan penyebab penyakit, yang biasanya ditularkan oleh vektor serangga. Contoh: Rickettsia prowazekii, Chlamydia trachomatis, Coxiella burnetii.

d. Mycoplasma (klas Mollicutes) (grup 19)
Mycoplasma disebut juga PPLO (Pleuropneumonia Like Organisms). Cirinya
yaitu tidak mempunyai dinding sel, atau merupakan bentuk L dari bakteri sejati (Eubakteria) atau bentuk speroplas sel eubakteria, sehingga sifatnya mirip bakteri sejati.
Mycoplasma berukuran 0,001-7µ . Umumnya lebih besar dari Rickettsiae dan dapat dicat dengan cat anilin. Ukuran koloni mencapai 10-600µSelnya berbentuk kokus, filamen, roset, dan sangat pleomorfik. Selnya dapat memperbanyak diri dengan pembelahan biner, fragmentasi, dan perkecambahan. Cara hidupnya sebagai saprofit atau patogen. Contoh: Mycoplasma mycoides, M. homonia, M. orale, Acholeplasma, Spiroplasma.
Bakteri bentuk L atau bakteri dalam bentuk protoplas, tidak berdinding sel. Hal
ini dapat terjadi karena mutasi atau dibuat. Contohnya (a) Mycobacterium tuberculosis dalam medium dengan tegangan muka rendah dan ditambah lisosim serta EDTA, (b) Strain mutan Staphylococcus aureus dalam medium dengan penisilin G.

e. Bakteri anaerobik anoksigenik fototrofik (grup 1)
Bakteri ini mempunyai ciri berpigmen fotosintetik. Ada yang berbentuk kokus,
batang, dan lengkung. Berdasarkan sifat fisiologinya dapat dibagi menjadi:
1. Familia Thiorhodaceae (bakteri sulfur ungu). Contoh: Thiospirillum sp.,
Chromatium sp.
2. Familia Athiorhodaceae/Rhodospirillaceae (bakteri sulfur non-ungu). Contoh:
Rhodospirillum, Rhodopseudomonas.
3. Familia Chlorobiaceae (bakteri sulfur hijau). Contoh: Chlorobium,
Chloropseudomonas, Chlorochromatium.

f. Bakteri aerobik oksigenik fototrofik: Cyanobacteria (grup 20)
Bakteri ini termasuk Myxophyceae atau Cyanophyceae. Sifatnya yang mirip
bakteri adalah dinding selnya terdiri mukokompleks, tidak berdinding inti, tidak ada mitokondria dan kloroplas. Sifatnya yang berbeda adalah dapat berfotosintesa mirip tumbuhan tingkat tinggi, dan menghasilkan O2.
Bakteri ini mempunyai klorofil a dan fikobilin (fikosianin dan fikoeritrin). Bentuk selnya tunggal (uniselular), koloni, dan benang-benang (filamen). Selnya dapat bergerak meluncur tetapi sangat lambat (250 µ per menit), meskipun tidak berflagela. Cara hidupnya bebas, dan berasosiasi simbiosis. Umumnya dapat menambat nitrogen dari udara, dan bersifat fotoautotrof obligat. Contoh: Gloeobacter, Gloeocapsa, Dermocarpa, Spirulina, Nostoc, Anabaena, Oscillatoria, Calothrix, Cylindrospermum. Anabaena azollae dapat bersimbiosis dengan tanaman paku air Azolla sp. dan Nostoc bersimbiosis dengan jamur membentuk Lichenes.

B. VIRUS
Virus ukurannya sangat kecil dan dapat melalui saringan (filter) bakteri. Ukuran virus umumnya 0,01-0,1 µ. Virus tidak dapat diendapkan dengan sentrifugasi biasa.
Untuk melihat virus diperlukan mikroskop elektron.
Sifat-sifat virus yang penting antara lain:
1. Virus hanya mempunyai 1 macam asam nuklein (RNA atau DNA)
2. Untuk reproduksinya hanya memerlukan asam nuklein saja.
3. Virus tidak dapat tumbuh atau membelah diri seperti mikrobia lainnya
Virus memiliki sifat-sifat khas dan tidak merupakan jasad yang dapat berdiri sendiri. Virus memperbanyak diri dalam sel jasad inang (parasit obligat) dan menyebabkan sel-sel itu mati. Sel inang adalah sel manusia, hewan, tumbuhan, atau pada jasad renik yang lain. Sel jasad yang ditumpangi virus dan mati itu akan
mempengaruhi sel-sel sehat yang ada didekatnya, dan karenanya dapat mengganggu
seluruh kompleks sel (becak-becak daun, becak-becak nekrotik dan sebagainya.
1. VIRUS TUMBUHAN
Virus tumbuhan pada umumnya masuk ke dalam sel melalui luka, jadi tidak
dapat menerobos secara aktif. Sebagai tanda penyerangannya ialah adanya becak-becak nekrotik di sekitar luka primer. Dalam alam virus tumbuhan disebarkan dengan pertolongan hewan serangga vektor atau dengan cara lain, misalnya tanaman Cuscuta dengan haustorianya juga memindahkan virus melalui sistem jaringan angkutannya (buluh-buluh pengangkutan).
Banyak jenis virus yang memperbanyak diri terlebih dahulu di dalam tractus
digestivus hewan-hewan vektornya. Setelah masa inkubasi tertentu dapat
menyebabkan infeksi pada tumbuh-tumbuhan lagi. Virus semacam itu dikenal sebagai virus yang persisten. Virus yang nonpersisten dapat segera ditularkan dengan gigitan (sengatan) serangga (hewan).
Virus tumbuhan yang telah banyak dipelajari adalah TMV (Tobacco Mozaic
Virus = Virus Mozaik Tembakau). Bahan genetik virus ini ialah RNA.

2. BENTUK VIRUS
Suatu virion terdiri atas bahan genetik (RNA atau DNA) yang diselubungi oleh selubung protein. Selubung protein ini disebut kapsid. Asan nuklein yang diselubungi kapsid disebut nukleokapsid. Nukleokapsid dapat telanjang misalnya pada TMV (Tobacco Mozaik Virus yang menyebabkan penyakit becak daun), Adenovirus dan virus kutil (Warzervirus); atau diselubungi oleh suatu membran pembungkus misalnya pada virus influenza, virus herpes. Kapsid terdiri atas bagian-bagian yang disebut kapsomer (misalnya pada TMV dapat terdiri atas hanya satu rantaian polipeptida, juga dapat terdiri atas protein monomer-protein monomer yang identik yang masing-masing terdiri atas rantaian polipeptida). Pada dasarnya kapsid terdiri atas banyak satuan-satuan dasar yang identik. Pada umumnya kapsid tersusun simetris. Pada TMV (suatu virus yang berbentuk batang) kapsomernya tersusun dalam bentuk anak tangga uliran spiral.
Bentuk dasar virus adalah yang bulat, silindris, kubus, polihedral, seperti huruf T, dan lain-lain.

3. BAKTERIOPHAGE (VIRUS YANG MENYERANG BAKTERI)
Virus pada bakteri coli (T-phage) terdiri atas dua bagian, yaitu bagian kepala yang berbentuk heksagonal dan bagian ekornya. Bentuk demikian itu hanya dapat dilihat pada pengamatan dengan mikroskop elektron. Bagian kepala terdiri atas bagian utama yang bagian pusatnya terdiri atas DNA; sedang bagian luarnya merupakan selubung protein yang berfungsi sebagai pelindung. Bagian ekornya berupa tubus yang mempunyai sumbat, selain itu dilengkapi pula dengan serabut ekor. Bakteri yang terserang bakteriofag akan lisis.
Untuk mendapatkan gambaran tentang siklus hidup bakteriofag, perlu ditinjau
tingkatan-tingkatan yang terjadi pada waktu phage menyerang bakteri:
a. Pada permulaannya phage melekat dengan bagian ekornya pada bagian tertentu dari
sel (fase adsorpsi phage pada sel) .
b. DNA phage dimasukkan ke dalam sel melalui tubus ekornya, DNA phage merusak
DNA bakteri sehingga proses di dalam sel dikendalikan oleh DNA phage, kemudian
akan terbentuk protein (selubung) phage dan DNA phage yang baru (fase
perkembangan phage).
c. Fase yang terakhir ialah keluarnya partikel-partikel virus (bekteriophage) dari sel. Sel
bakteri mengalami lisis (bakteriolisis/ fase pembebasan phage).

SEL DAN STRUKTURNYA

2009-11-18T18:14:00.000-08:00

SEL DAN STRUKTURNYA

A. PENDAHULUAN
Unit fisik terkecil dari organisme hidup adalah sel. Komposisi material sel pada semua organisme adalah sama yaitu: DNA, RNA, protein, lemak dan fosfolipid, yang merupakan komponen dasar semua jenis sel. Namun demikian pengamatan lebih teliti menunjukkan adanya perbedaan sangat mendasar antara sel bakteri dan sianobakteria di satu pihak dengan sel hewan dan tumbuhan di lain pihak.
Ada dua tipe sel yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik merupakan tipe sel pada bakteri dan sianobakteria / alga biru (disebut jasad prokariot). Sel eukariotik merupakan tipe sel pada jasad yang tingkatnya lebih tinggi dari bakteri (disebut jasad eukariot) yaitu khamir, jamur (fungi), alga selain alga biru, protozoa dan tanaman serta hewan.

Perbedaan kedua tipe jasad itu adalah sebagai berikut:

B. SEL PROKARIOTIK
Tipe sel prokariotik mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan sel
eukariotik. Beberapa sel bakteri Pseudomonas hanya berukuran 0,4-0,7µ diameternya
dan panjangnya 2-3µ . Sel ini tidak mempunyai organela seperti mitokondria, khloroplas dan aparat golgi.
Inti sel prokariotik tidak mempunyai membran. Bahan genetis terdapat di dalam
sitoplasma, berupa untaian ganda (double helix) DNA berbentuk lingkaran yang tertutup.
“Kromosom” bakteri pada umumnya hanya satu, tetapi juga mempunyai satu atau lebih
molekul DNA yang melingkar (sirkuler) yang disebut plasmid. Sel prokariotik tidak mengandung organel yang dikelilingi oleh membran. Ribosom yang dimiliki sel prokariot lebih kecil yaitu berukuran 70S.
Ukuran genom sel prokariot berbeda dengan sel eukariot. Jumlah DNA penyusun
pada sel prokariot berkisar antara 0,8-8.106 pasangan basa (pb) DNA. DNA pada sel eukariot mempunyai pasangan basa lebih tinggi, sebagai contoh: Neurospora 19.106; Aspergillus niger 40.106; Jagung 7.109; dan manusia 29.109
. Sel prokariotik tidak seluruhnya membutuhkan oksigen, misalnya pada bakteri anaerob.

C. SEL EUKARIOTIK
Sel eukariotik mempunyai inti sejati yang diselimuti membran inti. Inti sel mengandung bahan genetis berupa genome/ DNA. Seluruh bahan genetis tersebut tersusun dalam suatu kromosom. Di dalam kromosom terdapat DNA yang berasosiasi dengan suatu protein yang disebut histon. Kromosom dapat mengalami pembelahan melalui proses yang dikenal sebagai mitosis.
Sel eukariotik juga mengandung organel-organel seperti mitokondria dan
khloroplas yang mengandung sedikit DNA. Bentuk DNA dalam ke dua organel tersebut
adalah sirkuler tertutup (seperti DNA prokariot). Ribosom pada sel eukariotik lebih besar dibandingkan prokariotik, berukuran 80S. Di dalam sel ini juga dijumpai organel lain yang bermembran, yaitu aparatus golgi. Pada tanaman organela ini mirip dengan diktiosom. Kedua organel tersebut berperan dalam proses sekresi.

D. STRUKTUR SEL
1. Inti Sel
Inti sel eukariotik pada interfase dikelilingi oleh suatu membran. Membran terdiri atas 2 lapisan lemak (lipid bilayers). DNA pada inti tersebar dalam suatu struktur yang
disebut kromosom. Pembelahan inti dari satu menjadi dua anak inti dikenal sebagai mitosis. Pada tanaman dan hewan tingkat tinggi dikenal adanya reproduksi secara seksual. Pada saat pembuahan, ke dua inti dari sel jantan dan sel betina (gamet) melebur membentuk sigot. Masing-masing jenis gamet menyumbang sejumlah (n) kromosom. Dengan demikian sigot mengandung dua set kromosom (2n). Apabila gamet bersifat haploid, maka sigot bersifat diploid. Semua sel somatik bersifat diploid (mengandung 2 set kromosom). Pada saat generasi seksual berikutnya, kromosom normal (2n) mengalami segregasi menjadi haploid. Proses pengurangan separo kromosom dari 2n menjadi n kromosom disebut meiosis.
2. Membran Sel Prokariotik
Permukaan luar lipid bilayers membran sel bersifat hidrofil, sedangkan permukaan
dalamnya bersifat hidrofob. Stabilitas membran sel disebabkan oleh kekuatan hidrofobik antara residu asam lemak dan kekuatan elektrostatis antara ujung-ujung hidrofilik. Pada bilayer terdapat protein yang letaknya tenggelam (di dalam) bilayer atau terdapat pada permukaannya.
Pada beberapa bakteri, membran mengelilingi sitoplasma tanpa menunjukkan
adanya lipatan. Membran pada bakteri lain mengalami pelipatan ke dalam yang disebut
mesosom. Pada bakteri fotosintetik, khlorofil tidak terdapat dalam suatu khloroplas, melainkan terdapat dalam membran yang sangat berlipat-lipat di dalam sel, yang disebut membran tilakoid. Sistem fotosintetik pada bakteri disamping menggunakan khlorofil, juga karotenoid. Keduanya mengandung sistem transport elektron yang menghasilkan ATP pada proses fotosintesis.

3. Dinding Sel
Dinding sel bakteri bersifat agak elastis. Dinding sel tidak bersifat permeabel terhadap garam dan senyawa tertentu dengan berat molekul rendah. Secara normal konsentrasi garam dan gula yang menentukan tekanan osmotik di dalam sel lebih tinggi daripada di luar sel. Apabila tekanan osmose di luar sel naik, air sel akan mengalir ke luar, protoplasma mengalami pengkerutan, dan membran akan terlepas dari dinding sel.
Proses ini disebut dengan plasmolisis.
Rangka dasar dinding sel bakteri: Rangka dasar dinding sel bakteri adalah
murein peptidoglikan. Murein tersusun dari N-asetil glukosamin dan N-asetil asam muramat, yang terikat melalui ikatan 1,4-β-glikosida. Pada N-asetil asam muramat terdapat rantai pendek asam amino: alanin, glutamat, diaminopimelat, atau lisin dan alanin, yang terikat melalui ikatan peptida. Peranan ikatan peptida ini sangat penting dalam menghubungkan antara rantai satu dengan rantai yang lain. Komponen dan struktur dinding sel prokariot ini sangat unik, dan tidak dijumpai pada sel eukariotik.
Dinding sel bakteri gram positif: Dinding sel bakteri gram positif terdiri 40 lapis rangka dasar murein, meliputi 30-70 % berat kering dinding sel bakteri. Senyawa lain penyusun dinding sel gram positif adalah polisakarida yang terikat secara kovalen, dan asam teikoat yang sangat spesifik.
Dinding sel bakteri gram negatif: Dinding sel bakteri gram negatif hanya terdiri
atas satu lapis rangka dasar murein, dan hanya meliputi + 10% dari berat kering dinding
sel. Murein hanya mengandung diaminopemelat, dan tidak mengandung lisin. Di luar rangka murein tersebut terdapat sejumlah besar lipoprotein, lipopolisakarida, dan lipida jenis lain. Senyawa-senyawa ini merupakan 80 % penyusun dinding sel. Asam teikoat tidak terdapat dalam dinding sel ini.
Peranan lisosim dan penisilin: Lisosim adalah ensim antibakteri yang terdapat
dalam putih telur dan air mata, dan dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri. Lisosim akan merusak ikatan antar N-asetilglukosamin dan N-asetil asam muramat dalam murein, sehingga lisosim dapat merombak murein. dalam dinding sel. Dinding sel yang rusak akan menghasilkan sel tanpa dinding sel yang disebut spheroplas. Spheroplas sangat rentan terhadap tekanan osmotik.
Penisilin akan bekerja aktif terhadap dinding sel gram positif yang sedang
membelah. Senyawa ini mengakibatkan sel tumbuh tidak beraturan. Dalam hal ini penisilin menghambat pembentukan dinding sel.
4. Flagel dan Pili
Flagel merupakan salah satu alat gerak bakteri. Letak flagel dapar polar, bipolar,
peritrik, maupun politrik. Flagel mengakibatkan bakteri dapat bergerak berputar.
Penyusun flagel adalah sub unit protein yang disebut flagelin, yang mempunyai berat molekul rendah. Ukuran flagel berdiameter 12-18 nm dan panjangnya lebih dari 20 nm.
Pada beberapa bakteri, permukaan selnya dikelilingi oleh puluhan sampai ratusan pili, dengan panjang 12 nm. Pili disebut juga sebagai fimbrae. Sex-pili berperan pada konjugasi sel. Pada bakteri Escherichia coli strain K-12 hanya dijumpai 2 buah pili.
5. Kapsul dan Lendir
Beberapa bakteri mengakumulasi senyawa-senyawa yang kaya akan air, sehingga
membentuk suatu lapisan di permukaan luar selnya yang disebut sebagai kapsul atau
selubung berlendir. Fungsinya untuk kehidupan bakteri tidak begitu esensial, namun menyebabkan timbulnya sifat virulen terhadap inangnya. Dalam pembentukan agregasi tanah, senyawa yang terkandung dalam kapsul atau lendir inilah yang sangat berperan.
Keberadaan kapsul mudah diketahui dengan metode pengecatan negatif menggunakan
tinta cina atau nigrosin. Kapsul akan tampak transparan diantara latar belakang yang gelap. Pada umumnya penyusun utama kapsul adalah polisakarida yang terdiri atas glukosa, gula amino, rhamnosa, serta asam organik seperti asam piruvat dan asam asetat. Ada pula yang mengandung peptida, seperti kapsul pada bakteri Bacillus sp.
Lendir merupakan kapsul yang lebih encer. Adakalanya kapsul bakteri dapat dipisahkan
dengan metode penggojokan kemudian diekstrak untuk menghasilkan lendir.

Sejarah Mikrobiologi

2009-11-18T18:01:00.000-08:00

SEJARAH PERKEMBANGAN MIKROBIOLOGI

A. PENEMUAN ANIMALCULUS
Awal terungkapnya dunia mikroba adalah dengan ditemukannya mikroskop oleh
Leeuwenhoek (1633-1723). Mikroskop temuan tersebut masih sangat sederhana,
dilengkapi satu lensa dengan jarak fokus yang sangat pendek, tetapi dapat
menghasilkan bayangan jelas yang perbesarannya antara 50-300 kali.
Leeuwenhoek melakukan pengamatan tentang struktur mikroskopis biji, jaringan
tumbuhan dan invertebrata kecil, tetapi penemuan yang terbesar adalah diketahuinya dunia mikroba yang disebut sebagai “animalculus” atau hewan kecil. Animalculus adalah jenis-jenis mikroba yang sekarang diketahui sebagai protozoa, algae, khamir, dan bakteri.

B. TEORI ABIOGENESIS DAN BIOGENESIS
Penemuan animalculus di alam, menimbulkan rasa ingin tahu mengenai asal
usulnya. Menurut teori abiogenesis, animalculus timbul dengan sendirinya dari bahan-bahan mati. Doktrin abiogenesis dianut sampai jaman Renaissance, seiring dengan kemajuan pengetahuan mengenai mikroba, semakin lama doktrin tersebut menjadi tidak terbukti.
Sebagian ahli menganut teori biogenesis, dengan pendapat bahwa animalculus
terbentuk dari “benih” animalculus yang selalu berada di udara. Untuk mempertahankan
pendapat tersebut maka penganut teori ini mencoba membuktikan dengan berbagai percobaan.
Fransisco Redi (1665), memperoleh hasil dari percobaannya bahwa ulat yang
berkembang biak di dalam daging busuk, tidak akan terjadi apabila daging tersebut disimpan di dalam suatu tempat tertutup yang tidak dapat disentuh oleh lalat. Jadi dapat disimpulkan bahwa ulat tidak secara spontan berkembang dari daging. Percobaan lain yang dilakukan oleh Lazzaro Spalanzani memberi bukti yang menguatkan bahwa mikroba tidak muncul dengan sendirinya, pada percobaan menggunakan kaldu ternyata pemanasan dapat menyebabkan animalculus tidak tumbuh. Percobaan ini juga dapat menunjukkan bahwa perkembangan mikrobia di dalam suatu bahan, dalam arti terbatas menyebabkan terjadinya perubahan kimiawi pada bahan tersebut.
Percobaan yang dilakukan oleh Louis Pasteur juga banyak membuktikan bahwa
teori abiogenesis tidak mungkin, tetapi tetap tidak dapat menjawab asal usul animalculus. Penemuan Louis Pasteur yang penting adalah (1) Udara mengandung mikrobia yang pembagiannya tidak merata, (2) Cara pembebasan cairan dan bahan-bahan dari mikrobia, yang sekarang dikenal sebagai pasteurisasi dan sterilisasi.
Pasteurisasi adalah cara untuk mematikan beberapa jenis mikroba tertentu dengan menggunakan uap air panas, suhunya kurang lebih 62o
C. Sterilisasi adalah cara untuk mematikan mikroba dengan pemanasan dan tekanan tinggi, cara ini merupakan penemuan bersama ahli yang lain.

C. PENEMUAN BAKTERI BERSPORA
John Tyndall (1820-1893), dalam suatu percobaannya juga mendukung
pendapat Pasteur. Cairan bahan organik yang sudah dipanaskan dalam air garam yang
mendidih selama 5 menit dan diletakkan di dalam ruangan bebas debu, ternyata tidak akan membusuk walaupun disimpan dalam waktu berbulan-bulan, tetapi apabila tanpa pemanasan maka akan terjadi pembusukan. Dari percobaan Tyndall ditemukan adanya fase termolabil (tidak tahan pemanasan, saat bakteri melakukan pertumbuhan) dan termoresisten pada bakteri (sangat tahan terhadap panas). Dari penyelidikan ahli botani Jerman yang bernama Ferdinand Cohn, dapat diketahui secara mikroskopis bahwa pada fase termoresisten, bakteri dapat membentuk endospora.
Dengan penemuan tersebut, maka dicari cara untuk sterilisasi bahan yang
mengandung bakteri pembentuk spora, yaitu dengan pemanasan yang terputus dan diulang beberapa kali atau dikenal sebagai Tyndallisasi. Pemanasan dilakukan pada suhu 100o
C selama 30 menit, kemudian dibiarkan pada suhu kamar selama 24 jam, cara ini diulang sebanyak 3 kali. Saat dibiarkan pada suhu kamar, bakteri berspora yang masih hidup akan berkecambah membentuk fase pertumbuhan / termolabil, sehingga dapat dimatikan pada pemanasan berikutnya.

D. PERAN MIKROBA DALAM TRANSFORMASI BAHAN ORGANIK
Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan susunan kimianya. Perubahan kimia yang terjadi ada yang dikenal sebagai fermentasi (pengkhamiran) dan pembusukan (putrefaction). Fermentasi merupakan proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat. Pembusukan merupakan proses peruraian yang
menghasilkan bau busuk, seperti pada peruraian bahan yang mengandung protein.
Pada tahun 1837, C. Latour, Th. Schwanndon, dan F. Kutzing secara terpisah
menemukan bahwa zat gula yang mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya
khamir. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2
merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir tersebut. Teori biologis ini ditentang oleh Jj. Berzelius, J. Liebig, dan F. Wahler. Mereka berpendapat bahwa fermentasi dan pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Hal ini dapat dibuktikan pada tahun 1812 telah berhasil disintesa senyawa organik urea dari senyawa anorganik.
Pasteur banyak meneliti tentang proses fermentasi (1875-1876). Suatu saat
perusahaan pembuat anggur dari gula bit, menghasilkan anggur yang masam.
Berdasarkan pengamatannya secara mikroskopis, sebagian dari sel khamir diganti kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih kecil. Adanya sel-sel yang lebih kecil ini ternyata mengakibatkan sebagian besar proses fermentasi alkohol tersebut didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam laktat. Dari kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus, dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus.

E. PENEMUAN KEHIDUPAN ANAEROB
Selama meneliti fermentasi asam butirat, Pasteur menemukan adanya proses
kehidupan yang tidak membutuhkan udara. Pasteur menunjukkan bahwa jika udara dihembuskan ke dalam bejana fermentasi butirat, proses fermentasi menjadi terhambat, bahkan dapat terhenti sama sekali. Dari hal ini kemudian dibuat 2 istilah, (1) kehidupan anaerob, untuk mikroba yang tidak memerlukan Oksigen, dan (2) kehidupan aerob, untuk mikroba yang memerlukan Oksigen.
Secara fisiologis adanya fermentasi dapat digunakan untuk mengetahui
beberapa hal. Oksigen umumnya diperlukan mikroba sebagai agensia untuk
mengoksidasi senyawa organik menjadi CO2. Reaksi oksidasi tersebut dikenal sebagai “respirasi aerob”, yang menghasilkan tenaga untuk kehidupan jasad dan
pertumbuhannya. Mikroba lain dapat memperoleh tenaga dengan jalan memecahkan
senyawa organik secara fermentasi anaerob, tanpa memerlukan Oksigen. Beberapa jenis mikroba bersifat obligat anaerob atau anaerob sempurna. Jenis lain bersifat fakultatif anaerob, yaitu mempunyai dua mekanisme untuk mendapatkan energi. Apabila ada Oksigen, energi diperoleh secara respirasi aerob, apabila tidak ada Oksigen energi diperoleh secara fermentasi anaerob. Pasteur mendapatkan bahwa respirasi aerob adalah proses yang efisien untuk menghasilkan energi.

F. PENEMUAN ENZIM
Menurut Pasteur, proses fermentasi merupakan proses vital untuk kehidupan.
Pendapat tersebut ditentang oleh Bernard (1875), bahwa khamir dapat memecah gula
menjadi alkohol dan CO2 karena mengandung katalisator biologis dalam selnya.
Katalisator biologis tersebut dapat diekstrak sebagai larutan yang tetap dapat menunjukkan kemampuan fermentasi, sehingga fermentasi dapat dibuat sebagai proses yang tidak vital lagi (tanpa sel).
Pada tahun 1897, Buchner dapat membuktikan gagasan Bernard, yaitu pada
saat menggerus sel khamir dengan pasir dan ditambahkan sejumlah besar gula, terlihat
dari campuran tersebut dibebaskan CO2 dan sedikit alkohol. Penemuan ini membuka jalan ke perkembangan biokimia modern. Akhirnya dapat diketahui bahwa pembentukan alkohol dari gula oleh khamir, merupakan hasil urutan beberapa reaksi kimia, yang masing-masing dikatalisir oleh biokatalisator yang spesifik atau dikenal sebagai enzim.

G. MIKROBA PENYEBAB PENYAKIT
Pasteur menggunakan istilah khusus untuk mengatakan kerusakan pada
minuman anggur oleh mikrobia, yaitu disebut penyakit Bir. Ia juga mempunyai dugaan
kuat tentang adanya peran mikroba dalam menyebabkan timbulnya penyakit pada jasad
tingkat tinggi. Bukti-buktinya adalah dengan ditemukannya jamur penyebab penyakit pada tanaman gandum (1813), tanaman kentang (1845), dan penyakit pada ulat sutera serta kulit manusia.
Pada tahun 1850 diketahui bahwa dalam darah hewan yang sakit antraks,
terdapat bakteri berbentuk batang. Davaine (1863-1868) membuktikan bahwa bakteri tersebut hanya terdapat pada hewan yang sakit, dan penularan buatan menggunakan darah hewan yang sakit pada hewan yang sehat dapat menimbulkan penyakit yang sama. Pembuktian bahwa antraks disebabkan oleh bakteri dilakukan oleh Robert Koch (1876), sehingga ditemukan “postulat Koch” yang merupakan langkah-langkah untuk membuktikan bahwa suatu mikroba adalah penyebab penyakit.
Postulat Koch dalam bentuk umum adalah sebagai berikut:
1. Suatu mikroba yang diduga sebagai penyebab penyakit harus ada pada setiap tingkatan penyakit.
2. Mikroba tersebut dapat diisolasi dari jasad sakit dan ditumbuhkan dalam bentuk biakan murni.
3. Apabila biakan murni tersebut disuntikkan pada hewan yang sehat dan peka, dapat
menimbulkan penyakit yang sama.
4. Mikrobia dapat diisolasi kembali dari jasad yang telah dijadikan sakit tersebut.

H. PENEMUAN VIRUS
Iwanowsky menemukan bahwa filtrat bebas bakteri -(cairan yang telah disaring
dengan saringan bakteri)- dari ekstrak tanaman tembakau yang terkena penyakit mozaik, ternyata masih tetap dapat menimbulkan infeksi pada tanaman tembakau yang sehat. Dari kenyataan ini kemudian diketahui adanya jasad hidup yang mempunyai ukuran jauh lebih kecil dari bakteri (submikroskopik) karena dapat melalui saringan bakteri, yaitu dikenal sebagai virus.
Untuk membuktikan penyakit yang disebabkan oleh virus, dapat digunakan
postulat River (1937), yaitu:
1. Virus harus berada di dalam sel inang.
2. Filtrat bahan yang terinfeksi tidak mengandung bakteri atau mikroba lain yang dapat ditumbuhkan di dalam media buatan.
3. Filtrat dapat menimbulkan penyakit pada jasad yang peka.
4. Filtrat yang sama yang berasal dari hospes peka tersebut harus dapat menimbulkan
kembali penyakit yang sama.

I. MIKROBIOLOGI TANAH
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa mikrobia berperan atas perubahan
kimiawi yang terjadi di dalam tanah. Peranan mikrobia dalam beberapa siklus unsur hara yang penting, seperti siklus Karbon, Nitrogen, Sulfur, ditunjukkan oleh Winogradsky dan Beijerinck.
Winogradsky menemukan bakteri yang mempunyai fisiologis khusus, yang
disebut bakteri autotrof. Bakteri ini dapat tumbuh pada lingkungan yang seluruhnya anorganik. Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik tereduksi, dan menggunakan CO2 sebagai sumber Karbon. Bakteri autotrof dapat dicirikan dari kemampuannya menggunakan sumber anorganik tertentu. Sebagai contoh, bakteri Belerang dapat mengoksidasi senyawa Belerang anorganik. Penemuan lain bersama Beijerinck adalah adanya bakteri penambat Nitrogen nonsimbiotik dan simbiotik, yang dapat memanfaatkan Nitrogen dalam bentuk gas N2.

J. GENERATIO SPONTANEA (ABIOGENESIS) MENURUT PANDANGAN BARU
Bukti-bukti baru mendukung bahwa kehidupan terjadi dari berbagai unsur kimia,
dengan rangkaian reaksi yang mirip dengan reaksi yang terjadi di alam. Menurut pendapat Oparin (1938) dan Haldane (1932), bumi pada jaman prebiotik mempunyai atmosfer yang bersifat anaerob. Atmosfer bumi saat itu mengandung sejumlah besar Nitrogen, Hidrogen, CO2, uap air, sejumlah ammonia, CO, dan H2S.
Di atmosfer Oksigen hampir tidak ada, dan lapisan ozon sangat tipis, sehingga
sinar ultra violet banyak mengenai bumi. Radiasi uv, suhu tinggi dan loncatan bunga api listrik, menyebabkan sejumlah bahan anorganik yang ada berubah menjadi bahan organik, serta terjadinya evolusi pada bahan-bahan organik menjadi lebih kompleks, atau mulai terbentuk makromolekul. Diduga makromolekul akan saling bergabung membentuk semacam membran, yang kemudian mengelilingi suatu cairan, dan akhirnya terbentuk suatu organisme seluler. Selanjutnya untuk mengevolusikan jasad bersel tunggal menjadi bersel majemuk memerlukan waktu kurang lebih 2,5 milyar tahun.
Untuk mengevolusikan jasad bersel majemuk menjadi reptil sampai binatang menyusui
memerlukan waktu milyaran tahun lagi.
Teori asal mula kehidupan diatas didukung oleh penemuan S. Miller (1957) dan H. Urey (1954). Bejana Miller diisi dengan gas CH4, NH3, H2O, dan H2. Gas-gas tersebut dibiarkan bersirkulasi terus-menerus melalui loncatan bunga api listrik, kondensor, dan air mendidih. Seminggu kemudian ternyata menunjukkan terbentuknya senyawa organik seperti asam amino glisin dan alanin, serta asam organik seperti asam suksinat. Dengan merubah bahan dasar dan energi yang diberikan dalam aparat Miller, maka dapat disintesa senyawa-senyawa lain seperti polipeptida, purin, dan ATP. Makromolekul inilah yang diduga sebagai awal terbentuknya kehidupan.

K. PENGGUNAAN MIKROBA
1. Penggunaan mikroba untuk proses-proses klasik, seperti khamir untuk membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur Rhizopus sp. untuk tempe.
2. Penggunaan mikroba untuk produksi antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur Penicillium sp., streptomisin oleh actinomysetes Streptomyces sp.
3. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru, misalnya karotenoid dan steroid oleh
jamur, asam glutamat oleh mutan Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim
amilase, proteinase, pektinase, dan lain-lain.
4. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, seperti untuk pemindahan gen
dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia, penghasilan hormon,
antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin, interferon, dan lain-lain.
5. Penggunaan mikroba di bidang pertanian, misalnya untuk pupuk hayati (biofertilizer),
biopestisida, pengomposan, dan sebagainya.
6. Penggunaan mikroba di bidang pertambangan, seperti untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi batubara, maupun untuk proses penambangan minyak
bumi.
7. Penggunaan mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran
limbah organik maupun anorganik termasuk logam berat dan senyawa xenobiotik

Konsep-konsep Mikrobiologi

2009-11-18T17:20:00.000-08:00

Konsep-konsep penting yang dipelajari dalam Mikrobiologi :

1. Mikrobiologi adalah kajian organisme yang sangat kecil untuk dapat dilihat dengan
mata telanjang
2. Perkembangan mikrobiologi sebagai disiplin ilmu tergantung pada ketersediaan
mikroskop dan kemampuan untuk mengisolasi dan menumbuhkan kultur murni
mikroorganisme..
3. Banyak penyakit disebabkan oleh infeksi virus, bakteri, jamur, dan protozoa
4. Postulat Koch digunakan untuk menjelaskan hubungan sebab akibat antara
mikroorganisme dan penyakit
5. Mikroorganisme tidak timbul secara spontan tetapi berasal dari mikroorganisme
lain..
6. Mikroorganisme mempunyai satu dari dua tipe sel dasar yaitu prokariotik dan
eukariotik.
7. Microorganisms are responsible for many of the changes observed in organic and
inorganic matter, such as fermentation.

I. Mikrobiologi - Pendahuluan
A. Mikrobiologi adalah kajian organisme yang terlalu kecil untuk dapat dilihat
dengan jelas menggunakan mata telanjang; kajian ini mencakup virus,
bakteri, archaea, protozoa, algae, dan jamur
B. Beberapa mikroba (seperti algae dan jamur) cukup besar untuk dapat dilihat
dengan mata telanjang, namun kedua organisme masih dimasukkan dalam
kajian mikrobiologi, hal ini karena teknik yang digunakan untuk
mengkajinya (seperti isolasi, sterilisasi, kultivasi dalam media artifisial)
sama seperti anggota mikroorganisme lainnya.
II. Penemuan Mikroorganisme
A. Mahluk hidup yang tidak dapat dilihat diduga ada dan dianggap sebagai
penyebab penyakit jauh sebelum mahluk hidup tersebut bisa diamati.
B. Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) mengkonstruksi mikroskop dan
orang pertama yang mengamati dan mendeskripsikan mikroorganisme
secara akurat.
III. Konflik tentang Generasi Spontan
A. Usulan konsep generasi spontan meyakini bahwa organisme hidup dapat berkembang dari materi tidak hidup atau dekomposisi.
B. Francesco Redi (1626-1697) membantah konsep generasi spontan dengan menunjukkan bahwa belatung pada daging busuk berasal dari telur lalat yang meletakkan telur pada daging tersebut, bukan dari daging itu sendiri..
C. John Needham (1713-1781) mendukung teori generasi spontan dengan menunjukkan bahwa kaldu yang dipanaskan dalam labu dan kemudian ditutup masih dapat memunculkan mikroorganisme.
D. Lazzaro Spallanzani (1729-1799) menunjukkan bahwa labu yang ditutup dan kemudian dididihkan tidak ada mikroorganisme yang tumbuh, dan menyatakan bahwa udara yang masuk ke labu medium membawa benih, dan udara mungkin diperlukan untuk mendukung pertumbuhan organisme yang sudah ada di medium.
E. Louis Pasteur (1822-1895) menjebak organisme yang terbawa udara dalam kapas, dia juga memanaskan leher labu angsa, mensteril meida, membiarkan labu terbuka; hasil percobaan menunjukkan tidak ada pertumbuhan organisme sebab partikel debu yang membawa organisme tidak mencapai medium; namun debu terjebak dalam leher labu; jika leher labu dipecah, debu akan mencapai medium dan organisme akan tumbuh; dengan cara ini, Pasteur telah mematahkan teori generasi spontan.
F. John Tyndall (1820-1893) menunjukkan bahwa debu membawa mikroba dan jika debu tidak ada, medium tetap steril, bahkan jika medium terdedah udara. Tydall juga memberikan bukti keberadaan bakteri yang resisten panas.
IV. Mikroorganisme sebagai agen penyakit
A. Pengenalan hubungan antara mikroorganisme dan penyakit
1. Agostino Bassi (1773-1856) menunjukkan bahwa penyakit ulat sutra disebabkan jamur
2. M. J. Berkeley (± 1845) menunjukkan bahwa penyakit kentang (the Great Potato Blight) Irlandian disebabkan oleh jamur.
3. Louis Pasteur menunjukkan bahwa penyakit (péine) ulat sutra disebabkan oleh parasit protozoa.

4. Joseph Lister (1872-1912) menunjukkan suatu sistem pembedahan yang dirancang untuk mencegah mikroorganisme menginfeksi luka bedah, sehingga pasiensi jauh lebih sedikit yang terinfeksi pascaoperasi; Lister memberikan bukti tidak langsung bahwa
mikroorganisme adalah agen penyebab penyakit manusia.
5. Robert Koch (1843-1910), yang menggunakan kritetia yang dikembangkan oleh gurunya, Jacob Henle (1809-1895), dapat menjelaskan hubungan antara Bacillus anthracis and anthrax; kriterianya dikenal sebagai postulat Koch dan masih digunakan
untuk menjelaskan hubungan antara mikroorganisme tertentu dengan penyakit tertentu.:
a. Mikroorganisme harus ada di setiap kasus penyakit tetapi tidak ada pada individu sehat
b. Mikroorganisme yang dicurigai (suspected) harus dapat diisolasi dan ditumbuhkan dalam kultur murni
c. Penyakit yang sama harus timbul jika mikroorganisme hasil isolasi diinokulasi tersebut pada individu sehat.
d. Mikroorganisme yang sama harus ditemukan lagi dari individu yang sakit tersebut
6. Kerja Koch dikorfirmasi secara independen oleh Pasteur.

B. Perkembangan teknik untuk mempelajari patogen-patogen (mikroba)
1. Koch dan kawan-kawan mengembangkan teknik, reagen, dan materi lain untuk mengkultur patogen bakteri pada media padat pertumbuhan, dengan demikian mikrobiologis dapat mengisolasi mikroba untuk mendapatkan kultur murni (tunggal).
2. Charles Chamberland (1851-1908) membuat filter (saringan) bakteri untuk menapis bakteri dan mikroba yang lebih besar dari spesimen; melalui teknik ini juga memungkinkan ditemukannya virus sebagai agen penyebab penyakit.
C. Kajian Imunologis
1. Edward Jenner (±1798) menggunakan prosedur vaksinasi untuk melindungi individu dari penyakit cacar (smallpox)
2. Louis Pasteur mengembangkan vaksin lain untuk penyakit kolera ayam, antraks, dan rabies.
3. Emil von Behring (1854-1917) and Shibasaburo Kitasato (1852-1931) menginduksi pembentuk antitoksin toksin diptera pada kelinci; antitoksin digunakan secara efektif untuk mengobati manusia dan memberikan bukti imunitas humoral.
4. Elie Metchnikoff (1845-1916) menunjukkan keberadaan sel fagositik dalam darah, yang menunjukkan imunitas dimediasi sel

V. Industrial Microbiology and Microbial Ecology
A. Louis Pasteur menunjukkan bahwa fermentasi adalah hasil aktivitas mikroba, pada beberapa organisme dapat menurunkan hasil alkohol, dan beberapa fermentasi adalah aerobik dan aerobik; Pasteur juga mengembangkan proses pasteurisasi untuk mengawetkan anggur selama penyimpanan.
B. Sergei Winogradsky (1856-1953) yang bekerja dengan bakteri tanah menemukan bahwa bakteri tanah dapat oksidasi besi, belerang, dan amonia untuk mendapatkan energi; Winogradsky juga mengkaji fiksasi nitrogen anaerobik dan dekomposisi selulosa.
C. Martinus Beijerinck (1851-1931) mengisolasi bakteri pengikat nitrogen
aerobik, suatu bakteri bintil akar yang mampu menambat nitrogen, and bakteri pereduksi sulfat.
D. Beijerinck and Winogradsky memperkenalkan pertama kali penggunaan kultur yang diperkaya dan media selektif.
VI. Anggota Dunia Mikroba
A. Prokariot mempunyai morfologi relatif sederhana dan tidak mempunyai membran nukleus
B. Eukariot mempunyai morfologi kompleks dan membran nukleus
C. Pada skema klasifikasi digunakan yang secara umum, organisme dibagi menjadi lima kingdom: Monera atau Prokarot, Protista, Fungi, Hewan dan Tumbuhan; Kajian ahli mikrobiologi terutama pada anggota tiga kingdom pertama dan juga virus, yang tidak diklasifikasi sebagai organisme hidup.
D. Sekarang ini, skema klasifikasi yang terdiri dari tiga domain (Bakteri, Archaea, dan Eukaria) telah diterima secara luas.
VII. Cakupan dan Relevansi Mikrobiologi
A. Mikroorganisme adalah organisme hidup yang pertama kali di planet bumi, hidup di mana pun selama kehidupan memungkinkan, lebih banyak dibandingkan organisme lain, dan mungkin penyusun terbesar komponen biomasa bumi
B. Seluruh ekosistem tergantung pada aktivitas mikroorganisme, dan mikroorganisme mempengaruhi masyarakat manusia
C. Mikrobiologi mempunyai imbas terhadap banyak bidang di antaranya kedokteran, pertanian, ilmu pangan, ekologi, genetika, biokimia, dan biologi molekuler.
D. Mikrobiologiwan dapat mendalami tipe organisme spesifik:
1. Virologiwan-viruses
2. Bacteriologiwan-bacteria
3. Phycologiwan atau Algologiwan-algae
4. Mykologiwan-Jamur
5. Protozoologi-protozoa
E. Mikrobiologiwan mungkin tertarik pada berbagai karakter dan aktivitas
mikroorganisme::
1. Morfologi Mikroba
2. Sitologi Mikroba
3. Fisiologi Mikroba
4. Ekologi Mikroba
5. Genetika dan Biologi Molekuler Mikroba
6. Taksonomi Mikroba
F. Mikrobiologiwan dapat mengfokuskan pada aplikasi mikroorganisme::
1. Mikrobiologi Kedokteran, termasuk imunologi
2. Mikrobiologi Pangan
3. Mikrobiologi Kesehatan Masyarakat
4. Mikrobiologi Pertanian
5. Mikrobiologi Industri
VIII. Mikrobiologi di Masa Depan
A. Mikrobiologi telah dan akan terus berpengaruh terhadap masyarakat.
B. Ahli mikrobiologi di masa depan akan::
1. Mencoba untuk memahami secara lebih baik dan mengendalikan penyakit yang telah ada, yang muncul, dan muncul kembali.
2. Mengkaji ketekaitan antara agen infeksi dengan penyakit kronis.
3. Mempelajari lebih mendalam tentang pertahanan inang dan interaksi inang-patogen.
4. Mengembangkan aplikasi baru mikroba dalam bidang industri, pertanian, dan pengendalian lingkungan
5. Masih mengungkap banyak mikroba yang belum dapat diidentifikasi dan dikultivasi
6. Mencoba memahami secara lebih baik bagaimana mikroba berinteraksi dan berkomunikasi
7. Menganalisis dan menafsirkan data yang terus meningkat dari kajian genom
8. Melanjutkan penggunaan mikroba sebagai sistem model untuk menjawab pernyataan fundamental dalam bidang biologi
9. Memperkirakan dan mengkomunikasikan dampak potensial penemuan dan teknologi baru terhadap masyarakat.

Retikulum Endoplasma

2009-11-17T07:45:00.000-08:00

Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).

Pengertian lain menyebutkan bahwa RE sebagai perluasan membran yang saling berhubungan yang membentuk saluran pipih atau lubang seperti tabung di dalam sitoplsma.

Lubang/saluran tersebut berfungsi membantu gerakan substansi-substansi dari satu bagian sel ke bagian sel lainnya.

Terdapat dua daerah RE yang struktur dan fungsinya berbeda jelas, sekalipun tersambung, RE halus dan RE kasar. RE halus diberi nama demikian karena permukaan sitoplasmiknya tidak mempunyai ribosom. RE kasar tampak kasar melalui mikroskop elektron karena ribosom menonjol di permukaan sitoplasmik membran. Ribosom juga dilekatkan pada sisi sitoplasmik mem bran luar selubung nukleus yang bertemu dengan RE kasar.

RE halus berfungsi dalam berbagai macam proses metabolisme, trmasuk sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan menawarkan obat dan racun.

"RE berfungsi sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri"

Jaring-jaring endoplasma adalah jaringan keping kecil-kecil yang tersebar bebas di antara selaput selaput di seluruh sitoplasma dan membentuk saluran pengangkut bahan. Jaring-jaring ini biasanya berhubungan dengan ribosom (titik-titik merah) yang terdiri dari protein dan asam nukleat, atau RNA. Partikel-partikel tadi mensintesis protein serta menerima perintah melalui RNA tersebut (Time Life, 1984).

Jadi fungsi RE adalah mendukung sintesis protein dan menyalurkan bahan genetic antara inti sel dengan sitoplasma.

Fungsi Retikulum Endoplasma
• Menampung protein yang disintesis oleh ribosom untuk disalurkan ke kompleks golgi dan akhirnya dikeluarkan dari sel.

(RE kasar)
• Mensintesis lemak dan kolesterol

(RE kasar dan RE halus)
• Menetralkan racun (detoksifikasi) misalnya RE yang ada di dalam sel-sel hati.
• Transportasi molekul-molekul dan bagian sel yang satu ke bagian sel yang lain (RE kasar dan RE halus)

Gbr. Retikulum Endoplasma (RE Kasar dan RE Halus)

Plastida

2009-11-17T07:37:00.001-08:00

Plastida adalah organel yang meghasilkan warna pada sel tumbuhan. Plastida dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Organel ini hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dikenal tiga jenis plastida yaitu:

1). Leukoplas

Plastida ini berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan, terdiri dari:

• Amiloplas (untuk menyimpan amilum)

• Elaioplas atau Lipidoplas (untuk menyimpan lemak/minyak).

• Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2). Kloroplas

Kloroplas merupakan plastida berwarna hijau. Kloroplas yang berkembang dalam batang dan sel daun mengandung pigmen hijau yang dalam fotositesis menyerap tenaga matahari untuk mengubah karbon dioksida menjadi gula, yakni sumber energi kimia dan makanan bagi tetumbuhan. Kloroplas memperbanyak diri dengan memisahkan diri secara bebas dari pembelahan inti sel. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

3). Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :

• Fikosianin menimbulkan warna biru misalnya pada Cyanophyta.
• Fikoeritrin menimbulkan warna merah misalnya pada Rhodophyta.
• Karoten menimbulkan warna keemasan misalnya pada wortel dan Chrysophyta.
• Xantofil menimbulkan warna kuning misalnya pada daun yang tua.
• Fukosatin menimbulkan warna pirang misalnya pada Phaeophyta.

Kloroplas dan plastida lainnya memiliki membran rangkap. Membran dalam melingkupi matriks yang dinamakan stroma. Membran dalam ini terlipat berpasangan yang disebut lamela. Secara berkala lamella ini membesar sehingga membentuk gelembung pipih terbungkus membran dan dinamakan tilakoid. Struktur ini tersusun dalam tumpukan mirip koin. Tumpikan tilakoid dinamakan granum. Pada tilakoid terdapat unit fotosintesis yang berisi molekul pigmen seperti klorofil a, klorofil b, karoten, xantofil.

Gbr. Kloroplas (merupakan salah satu jenis plastida pada tumbuhan).

Kandungan kimiawi kloroplas adalah protein, fosfolipid, pigmen hijau dan kuning, DNA dan RNA.

Plastida

2009-11-17T07:37:00.000-08:00

Fungsi badan golgi

2009-11-17T07:30:00.000-08:00

Gbr. Badan Golgi di dalam Sel

Struktur golgi berupa berkas kantung berbentuk cakram yang bercabang menjadi serangkaian pembuluh yang sangat kecil di ujungnya. Karena hubungannya dengan fungsi pengeluaran sel amat erat, pembuluh mengumpulkan dan membungkus karbohidrat serta zat-zat lain untuk diangkut ke permukaan sel. Pembuluh itu juga menyumbang bahan bagi pembentukan dinding sel. (Sumber : Time Life, 1984)

Pengertian lain menyebutkan, Badan golgi adalah sekelompok kantong (vesikula) pipih yang dikelilingi membran. Organel ini hampir terdapat di semua sel eukariotik. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan golgi, Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.

Sedang pada sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan golgi pada setiap selnya. Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom. Badan golgi dibangun oleh membran yang berbentuk tubulus dan juga vesikula. Dari tubulus dilepaskan kantung-kantung kecil yang berisi bahan-bahan yang diperlukan seperti enzim–enzim pembentuk dinding sel.

Fungsi badan golgi:

1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membrane plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.

Gbr. Struktur Badan Golgi

Ribosom

2009-11-17T07:21:00.000-08:00

Ribosom berupa organel kecil berdiameter antara 17-20 µm yang tersusun oleh RNA robosom dan protein. Ribosom terdapat pada semua sel hidup.

Ribosom merupakan tempat sel membuat atau mensintesisi protein. Sel yang memiliki laju sintesis protein yang tinggi secara khusus memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak. Misal, sel hati manusia memiliki beberapa juta ribosom. Tidak mengejutkan jika sel yang aktif dalam mensintesis protein juga memiliki nukleus yang terlihat jelas.

Ribosom ada yang terdapat bebas di sitoplasma atau melekat pada retikulum endoplasma, yang disebut RE kasar. Tiap ribosom terdiri dari 2 sub unit yang berbeda ukuran. Dua sub unit ini saling berhubungan dalam suatu ikatan yang distabilkan oleh ion magnesum.

Pada saat sintesis protein ribosom mengelompok menjadi poliribosom (polisom). Sebagian besar protein dibuat oleh ribosom bebas akan berfungsi di dalam sitosol. Sedang ribosom terikat umumnya membuat protein yang dimasukkan ke dalam membran, untuk pembungkusan dalam organel tertentu seperti lisosom atau dikirim ke luar sel.

Ribosom bebas maupun terikat secara struktural identik dan dapat saling bertukar tempat. Sel dapat menyesuaikan jumlah relatif dari masing-masing jenis ribosom begitu metabolismenya berubah.

Gbr. Ribosom, memiliki 2 sub unit besar dan kecil

Gbr. Ribosom. Sub Unit Kecil dan besar bersatu

Mitokondria

2009-11-17T07:15:00.000-08:00

Mitokondria adalah badan energi sel yang berisi protein dan benar-benar merupakan "gardu tenaga". "Gardu tenaga" ini mengoksidasi makanan dan mengubah energi menjadi adenosin trifosfat atau ATP. ATP menjadi agen dalam berbagai reaksi termasuk sistesis enzim. Mitokondria penuh selaput dalam yang tersusun seperti akordion dan meluaskan permukaan tempat terjadinya reaksi. (Sumber: Time Life, 1984)

Wikipedia Indonesia, (ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia; diakses pada 22 Agustus 2007) memberi pengertian mitokondria sebagai tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel. Oleh karena itu mito kondria sering disebut sebagai “The Power House”.

Mitokondria merupakan penghasil (ATP) karena berfungsi untuk respirasi. Bentuk mitokondria beraneka ragam, ada yang bulat, oval, silindris, seperti gada, seperti raket dan ada pula yang tidak beraturan. Namun secara umum dpat dikatakan bahwa mitokondria berbentuk butiran atau benang. Mitokondria mempunyai sifat plastis, artinya bentuknya mudah berubah. Ukuran seperti bakteri dengan diameter 0,5 – 1 µm. Mitokondria baru terbentuk dari pertumbuhan serta pembelahan mitokondria yang telah ada sebelumnya (seperti pembelahan bakteri). Penyebaran dan jumlah mitokondria di dalam tiap sel tidak sama dari hanya satu hingga beberapa ribu. Pada sel sperma, mitokondria tampak berderet-deret pada bagian ekor yang digunakan untuk bergerak.

Sentriol

2009-11-17T07:06:00.000-08:00

Sel hewan, mikroorganisme, dan tumbuhan tingkat rendah memiliki dua sentriol pada sitoplasma. Sentriol merupakan perkembangan dari sentrosom, yaitu pusat sel, daerah dari sitoplasma yang dekat dengan nukleus. Sentriol berupa kumpulan mikrotubulus strukturnya berbentuk bintang yang berperan sebagai kutub-kutub pembelahan sel secara mitosis atau meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.

Dari sentriol memancar benang-benang gelendong pembelahan sehingga kromosom akan terjerat pada benang tersebut. Melalui benang gelendong inilah nantinya tiap-tiap kromosomberjalan menuju kutub masing-masing.

Gbr. Sentriol

Gbr. Letak Sentriol Pada Saat pembelahan

Sitoplasma

2009-11-17T07:01:00.000-08:00

Fungsi utama kehidupan berlangsung di sitoplasma. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Di dalam sitoplasma terdapat organel-organel yang melayang-layang dalam cairan kental (merupakan koloid, namun tidak homogen) yang disebut matriks. Organellah yang menjalankan banyak fungsi kehidupan: sintesis bahan, respirasi (perombakan), penyimpanan, serta reaksi terhadap rangsang. Sebagian besar proses di dalam sitoplasma diatur secara enzimatik.

Sitoplasma merupakan cairan yang terdapat di dalam sel, kecuali di dalam inti dan organel sel. Khusus cairan yang terdapat di dalam inti sel dinamakan nukleoplasma. Sitoplasma bersifat koloid, yaitu tidak padat dan tidak cair. Penyusun utama dari sitoplasma adalah air yang berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kimia sel.

Disamping air di dalamnya terlarut banyak molekul-molekul kecil, ion dan protein. Ukuran partikel terlarut antara 0,001-0,1 µm dan bersifat transparan. Koloid sitoplasma dapat berubah dari sol ke gel begitu sebaliknya. Sol terjadi jika konsentrasi air tinggi, sedang gel saat konsentrasi air rendah.

Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:
Retikulum endplasma
Ribosom
Mitokondria
Badan golgi
Lososom, dll

Selain organel, terdapat pula vakuola, butir-butir tepung, butir silikat dan berbagai produk sekunder lain. Vakuola memiliki peran penting sebagai tempat penampungan produk sekunder yang berbentuk cair, sehingga disebut pula ‘cairan sel’. Cairan yang mengisi vakuola berbeda-beda, tergantung letak dan fungsi sel.
src="http://1.bp.blogspot.com/_notecibkaJM/SwK7wjwiEoI/AAAAAAAAAYI/E6kCwV1LSUM/s320/03euccellanimal.GIF" border="0" alt=""id="BLOGGER_PHOTO_ID_5405088945704931970" />
Gbr. Penampang Sel. Sitoplasma ditunjukkan berwarna pink,yang menjadi tempat organel-organel sel.

Nukleus

2009-11-17T06:42:00.000-08:00

Nukleus ini umumnya paling mencolok pada sel eukariotik. Rata-rata diameternya 5 µm. Nukleus memiliki membran yang menyelubunginya yang disebut membran atau selubung inti. Membran ini memisahkan isi nukleus dengan sitoplasma.

Membran atau selubung inti merupakan membran ganda. Kedua selubung ini masing-masing merupakan bilayer lipid dengan protein yang terkait. Membran ini dilubangi oleh beberapa pori yang berdiameter sekitar 100 nm. Pada bibir setiap pori membran dalam dan membran luar selubung nukleus menyatu. Pori-pori ini memungkinkan hubungan antara nukleoplasma (cairan inti) dengan sitoplasma (cairan sel).

Selain pori, sisi dalam selubung ini dilapisi lamina nukleus dengan susunan mirip jaring yang terdiri dari filamen protein yang mempertahankan bentuk nukleus.

Di dalam nukleus terdapat:

(1). Nukleolus (anak inti), berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat) yang digunakan dalam perakitan ribosom. Molekul RNA yang disintesis dilewatkan melalui pori nukleus ke sitoplasma, kemudian semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus berentuk seperti bola, dan memalui mikroskop elektron nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin.

(2). Nukleoplasma (cairan inti) merupakan zat yang tersusun dari protein.

(3). Butiran kromatin, yang terdapat di dalam nukleoplasma. Tampak jelas pada saat sel tidak membelah. Pada saat sel membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom. Kromosom mengandung DNA (asam dioksiribonukleat) yang berfungsi menyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein.

Gbr. Nukleus (Inti Sel)

Secara umum, Nukleus bertugas mengontrol kegiatan yang terjadi di sitoplasma. DNA yang terdapat di dalam kromosom merupakan cetak biru bagi pembentukan berbagai protein (terutama enzim). Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai fungsi di sitoplasma. Di dalam nukleus juga ditemui nukleolus.

Nukleus berperan mengatur proses pembelahan sel.

Membran sel

2009-11-17T06:39:00.000-08:00

Membran sel sering juga disebut membran plasma. Membran sel merupakan bagian paling luar yang membatasi isi sel dengan sekitarnya (kecuali pada sel tumbuhan, bagian luarnya masih terdapat dinding sel atau cell wall).

Membran sel berupa lapisan luar biasa tipisnya. Tebalnya kira-kira 8 nm. Dibutuhkan 8000 membran sel untuk menyamai tebal kertas yang biasa kita pakai untuk menulis.

Lipid dan protein merupakan bahan penyusun utama dari membran, meskipun karbohidrat juga merupakan unsur penting. Gabungan lipid dan protein dinamakan lipoprotein. Saat ini model yang dapat diterima untuk penyusunan molekul-molekultersebut dalam membran ialah model mosaik fluida.

Pada 1895, Charles Overton mempostuatkan bahwa membran terbuat dari lipid, berdasarkan pengamatannya bahwa zat yang larut dalam lipid memasuki sel jauh lebih cepat dari pada zat yang tidak larut dalam lipid. 20 tahun kemudian, membran yang diisolasi dari sel darah merah dianalisis secara kimiawi ternyata tersusun atas lipid dan protein, yang sekaligus membenarkan postulat dari Overton.

Fosfolipid merupakan lipid yang jumlahnya paling melimpah dalam sebagian besar membran. Kemampuan fosfolipid untuk membentuk membran disebabkan oleh struktur molekularnya. Fosfolipid merupakan suatu molekul amfipatik, yang berarti bahwa molekul ini memiliki daerah hidrofilik (menykai air) maupun daerah hidrofobik (takut dengan air).

Berdasar struktur tersebut maka membran sel bersifat semi permeable atau selektif permeable yang berfungsi mengatur masuk dan keluarnya zat dari sel.

Dinding sel

2009-11-17T06:32:00.000-08:00

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel itu tipis, berlapis-lapis, dan pada tahap awalnya lentur. Lapisan dasar yang terbentuk pada saat pembelahan sel terutama adalah pektin, zat yang membuat agar-agar mengental. Lapisan inilah yang merekatkan sel-sel yang berdekatan. Setelah pembelahan sel, tiap belahan baru membentuk dinding dalam dari serat selulosa. Dinding ini terentang selama sel tumbuh serta menjadi tebal dan kaku setelah tumbuhan dewasa. (Sumber: Time Life, 1984).

Pada dinding sel ada bagian yang tidak menebal, yaitu bagian yang disebut noktah. Melalui noktah ini terjadi hubungan antara antara sitoplasma satu dengan yang lain yang disebut plasmodesmata. Plasmodesmata berupa juluran plasma, yang berfungsi menjadi pintu keluar masuknya zat.

Sebagian besar isi dari sel berupa air. Tekanan air atau isi sel terhadap dinding sel disebut tekanan turgor. Dinding sel dan vakuola berperan dalam turgiditas sel.

Gbr. Sel Tumbuhan dengan Dinding Sel diperbesar

Gbr. Model Dinding Sel

Struktur dan Fungsi Sel

2009-11-17T04:22:00.000-08:00

Biologi sel adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang sel. Sel sendiri adalah kesatuan structural dan fungsional makhluk hidup

Teori-teori tentang sel

- Robert Hooke (Inggris, 1665) meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop. Hasil pengamatannya ditemukan rongga-rongga yang disebut sel (cellula)
- Hanstein (1880) menyatakan bahwa sel tidak hanya berarti cytos (tempat yang berongga), tetapi juga berarti cella (kantong yang berisi)
- Felix Durjadin (Prancis, 1835) meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam, rongga sel tersebut yang penyusunnya disebut “Sarcode”
- Johanes Purkinje (1787-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi Protoplasma
- Matthias Schleiden (ahli botani) dan Theodore Schwann (ahli zoologi) tahun 1838 menemukan adanya kesamaan yang terdapat pada struktur jaringan tumbuhan dan hewan. Mereka mengajukan konsep bahwa makhluk hidup terdiri atas sel . konsep yang diajukan tersebut menunjukkan bahwa sel merupakan satuan structural makhluk hidup.
- Robert Brown (Scotlandia, 1831) menemukan benda kecil yang melayang-layang pada protoplasma yaitu inti (nucleus)
- Max Shultze (1825-1874) ahli anatomi menyatakan sel merupakan kesatuan fungsional makhluk hidup
- Rudolf Virchow (1858) menyatakan bahwa setiap cel berasal dari cel sebelumnya (omnis celulla ex celulla)

Macam Sel Berdasarkan Keadaan Inti

a. sel prokarion, sel yang intinya tidak memiliki membran, materi inti tersebar dalam sitoplasma (sel yang memiliki satu system membran. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah bakteri dan alga biru
b. sel eukarion, sel yang intinya memiliki membran. Materi inti dibatasi oleh satu system membran terpisah dari sitoplasma. Yang termasuk kelompok ini adalah semua makhluk hidup kecuali bakteri dan alga biru

Struktur sel prokariotik lebih sederhana dibandingkan struktur sel eukariotik. Akan tetapi, sel prokariotik mempunyai ribosom (tempat protein dibentuk) yang sangat banyak. Sel prokariotik dan sel eukariotik memiliki beberapa perbedaan sebagai berikut :

Sel Prokariotik
- Tidak memiliki inti sel yang jelas karena tidak memiliki membran inti sel yang dinamakan nucleoid
- Organel-organelnya tidak dibatasi membran
- Membran sel tersusun atas senyawa peptidoglikan
- Diameter sel antara 1-10mm
- Mengandung 4 subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya sirkuler

Sel Eukariotik
- Memiliki inti sel yang dibatasi oleh membran inti dan dinamakan nucleus
- Organel-organelnya dibatasi membran
- Membran selnya tersusun atas fosfolipid
- Diameter selnya antara 10-100mm
- Mengandungbanyak subunit RNA polymerase
- Susunan kromosomnya linier

Macam Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya

a. Sel Somatis, sel yang menyusun tubuh dan bersifat diploid
b. Sel Germinal. sel kelamin yang berfungsi untuk reproduksi dan bersifat haploid

Bagian-bagian Sel

- Bagian hidup(komponen protoplasma), terdiri atas inti dan sitoplasma termasuk cairan dan struktur sel seperti : mitokondria, badan golgi, dll
- Bagian mati (inklusio), terdiri atas dinding sel dan isi vakuola

a. Dinding sel

Dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan. Dinding sel terdiri daripada selulosa yang kuat yang dapat memberikan sokongan, perlindungan, dan untuk mengekalkan bentuk sel. Terdapat liang pada dinding sel untuk membenarkan pertukaran bahan di luar dengan bahan di dalam sel.
Dinding sel juga berfungsi untuk menyokong tumbuhan yang tidak berkayu.

Dinding sel terdiri dari Selulosa (sebagian besar), hemiselulosa, pektin, lignin, kitin, garam karbonat dan silikat dari Ca dan Mg.

b. Membran Plasma

Membran sel merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma. Membran sel membungkus organel-organel dalam sel. Membran sel juga merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel. Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.

Struktur membran sel yaitu model mozaik fluida yang dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972. Pada teori mozaik fluida membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak. Jadi dapat dikatakan membran sel sebagai struktur yang dinamis dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.

Salah satu fungsi dari membran sel adalah sebagai lalu lintas molekul dan ion secara dua arah. Molekul yang dapat melewati membran sel antara lain ialah molekul hidrofobik (CO2, O2), dan molekul polar yang sangat kecil (air, etanol). Sementara itu, molekul lainnya seperti molekul polar dengan ukuran besar (glukosa), ion, dan substansi hidrofilik membutuhkan mekanisme khusus agar dapat masuk ke dalam sel.

Banyaknya molekul yang masuk dan keluar membran menyebabkan terciptanya lalu lintas membran. Lalu lintas membran digolongkan menjadi dua cara, yaitu dengan transpor pasif untuk molekul-molekul yang mampu melalui membran tanpa mekanisme khusus dan transpor aktif untuk molekul yang membutuhkan mekanisme khusus.

Transpor pasif

Transpor pasif merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya. Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif. Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak. Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yang mengkonsumsi O2 masuk. Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yang arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut total (dari hipotonis ke hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap ke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.

Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa. Transpor pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter. Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.

Transpor aktif

Transpor aktif merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.

Yang termasuk transpor aktif ialah coupled carriers, ATP driven pumps, dan light driven pumps. Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu simporter dan antiporter. Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah, sedangkan antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan. ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase. Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri. Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.

c. Mitokondria

Mitokondria adalah tempat di mana fungsi respirasi pada makhluk hidup berlangsung. Respirasi merupakan proses perombakan atau katabolisme untuk menghasilkan energi atau tenaga bagi berlangsungnya proses hidup. Dengan demikian, mitokondria adalah "pembangkit tenaga" bagi sel.

Mitokondria banyak terdapat pada sel yang memilki aktivitas metabolisme tinggi dan memerlukan banyak ATP dalam jumlah banyak, misalnya sel otot jantung. Jumlah dan bentuk mitokondria bisa berbeda-beda untuk setiap sel. Mitokondria berbentuk elips dengan diameter 0,5 µm dan panjang 0,5 – 1,0 µm. Struktur mitokondria terdiri dari empat bagian utama, yaitu membran luar, membran dalam, ruang antar membran, dan matriks yang terletak di bagian dalam membran [Cooper, 2000].

Membran luar terdiri dari protein dan lipid dengan perbandingan yang sama serta mengandung protein porin yang menyebabkan membran ini bersifat permeabel terhadap molekul-molekul kecil yang berukuran 6000 Dalton. Dalam hal ini, membran luar mitokondria menyerupai membran luar bakteri gram-negatif. Selain itu, membran luar juga mengandung enzim yang terlibat dalam biosintesis lipid dan enzim yang berperan dalam proses transpor lipid ke matriks untuk menjalani β-oksidasi menghasilkan Asetil KoA.

Membran dalam yang kurang permeabel dibandingkan membran luar terdiri dari 20% lipid dan 80% protein. Membran ini merupakan tempat utama pembentukan ATP. Luas permukaan ini meningkat sangat tinggi diakibatkan banyaknya lipatan yang menonjol ke dalam matriks, disebut krista [Lodish, 2001]. Stuktur krista ini meningkatkan luas permukaan membran dalam sehingga meningkatkan kemampuannya dalam memproduksi ATP. Membran dalam mengandung protein yang terlibat dalam reaksi fosforilasi oksidatif, ATP sintase yang berfungsi membentuk ATP pada matriks mitokondria, serta protein transpor yang mengatur keluar masuknya metabolit dari matriks melewati membran dalam.

Ruang antar membran yang terletak diantara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium dan kalium

d. Lisosom

Lisosom adalah organel sel berupa kantong terikat membran yang berisi enzim hidrolitik yang berguna untuk mengontrol pencernaan intraseluler pada berbagai keadaan. Lisosom ditemukan pada tahun 1950 oleh Christian de Duve dan ditemukan pada semua sel eukariotik. Di dalamnya, organel ini memiliki 40 jenis enzim hidrolitik asam seperti protease, nuklease, glikosidase, lipase, fosfolipase, fosfatase, ataupun sulfatase. Semua enzim tersebut aktif pada pH 5. Fungsi utama lisosom adalah endositosis, fagositosis, dan autofagi.

- Endositosis ialah pemasukan makromolekul dari luar sel ke dalam sel melalui mekanisme endositosis, yang kemudian materi-materi ini akan dibawa ke vesikel kecil dan tidak beraturan, yang disebut endosom awal. Beberapa materi tersebut dipilah dan ada yang digunakan kembali (dibuang ke sitoplasma), yang tidak dibawa ke endosom lanjut. Di endosom lanjut, materi tersebut bertemu pertama kali dengan enzim hidrolitik. Di dalam endosom awal, pH sekitar 6. Terjadi penurunan pH (5) pada endosom lanjut sehingga terjadi pematangan dan membentuk lisosom.

- Proses autofagi digunakan untuk pembuangan dan degradasi bagian sel sendiri, seperti organel yang tidak berfungsi lagi. Mula-mula, bagian dari retikulum endoplasma kasar menyelubungi organel dan membentuk autofagosom. Setelah itu, autofagosom berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (atau endosom lanjut). Proses ini berguna pada sel hati, transformasi berudu menjadi katak, dan embrio manusia.

- Fagositosis merupakan proses pemasukan partikel berukuran besar dan mikroorganisme seperti bakteri dan virus ke dalam sel. Pertama, membran akan membungkus partikel atau mikroorganisme dan membentuk fagosom. Kemudian, fagosom akan berfusi dengan enzim hidrolitik dari trans Golgi dan berkembang menjadi lisosom (endosom lanjut).

e. Badan Golgi

Badan Golgi (disebut juga aparatus Golgi, kompleks Golgi atau diktiosom) adalah organel yang dikaitkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini terdapat hampir di semua sel eukariotik dan banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. Setiap sel hewan memiliki 10 hingga 20 badan Golgi, sedangkan sel tumbuhan memiliki hingga ratusan badan Golgi. Badan Golgi pada tumbuhan biasanya disebut diktiosom.

Badan Golgi ditemukan oleh seorang ahli histologi dan patologi berkebangsaan Italia yang bernama Camillo Golgi.

beberapa fungsi badan golgi antara lain :

1. Membentuk kantung (vesikula) untuk sekresi. Terjadi terutama pada sel-sel kelenjar kantung kecil tersebut, berisi enzim dan bahan-bahan lain.
2. Membentuk membran plasma. Kantung atau membran golgi sama seperti membran plasma. Kantung yang dilepaskan dapat menjadi bagian dari membran plasma.
3. Membentuk dinding sel tumbuhan
4. Fungsi lain ialah dapat membentuk akrosom pada spermatozoa yang berisi enzim untuk memecah dinding sel telur dan pembentukan lisosom.
5. Tempat untuk memodifikasi protein
6. Untuk menyortir dan memaket molekul-molekul untuk sekresi sel
7. Untuk membentuk lisosom

f. Retikulum Endoplasma

RETIKULUM ENDOPLASMA (RE) adalah organel yang dapat ditemukan di seluruh sel hewan eukariotik.

Retikulum endoplasma memiliki struktur yang menyerupai kantung berlapis-lapis. Kantung ini disebut cisternae. Fungsi retikulum endoplasma bervariasi, tergantung pada jenisnya. Retikulum Endoplasma (RE) merupakan labirin membran yang demikian banyak sehingga retikulum endoplasma melipiti separuh lebih dari total membran dalam sel-sel eukariotik. (kata endoplasmik berarti “di dalam sitoplasma” dan retikulum diturunkan dari bahasa latin yang berarti “jaringan”).

Ada tiga jenis retikulum endoplasma:
RE kasar Di permukaan RE kasar, terdapat bintik-bintik yang merupakan ribosom. Ribosom ini berperan dalam sintesis protein. Maka, fungsi utama RE kasar adalah sebagai tempat sintesis protein. RE halus Berbeda dari RE kasar, RE halus tidak memiliki bintik-bintik ribosom di permukaannya. RE halus berfungsi dalam beberapa proses metabolisme yaitu sintesis lipid, metabolisme karbohidrat dan konsentrasi kalsium, detoksifikasi obat-obatan, dan tempat melekatnya reseptor pada protein membran sel. RE sarkoplasmik RE sarkoplasmik adalah jenis khusus dari RE halus. RE sarkoplasmik ini ditemukan pada otot licin dan otot lurik. Yang membedakan RE sarkoplasmik dari RE halus adalah kandungan proteinnya. RE halus mensintesis molekul, sementara RE sarkoplasmik menyimpan dan memompa ion kalsium. RE sarkoplasmik berperan dalam pemicuan kontraksi otot.

g. Nukleus

Inti sel atau nukleus sel adalah organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel ini mengandung sebagian besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linear panjang yang membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen di dalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri

h. Plastida

Plastida adalah organel sel yang menghasilkan warna pada sel tumbuhan. ada tiga macam plastida, yaitu :
- leukoplast : plastida yang berbentuk amilum(tepung)
- kloroplast : plastida yang umumnya berwarna hijau. terdiri dari : klorofil a dan b (untuk fotosintesis), xantofil, dan karoten
- kromoplast : plastida yang banyak mengandung karoten

i. Sentriol (sentrosom)

Sentorom merupakan wilayah yang terdiri dari dua sentriol (sepasang sentriol) yang terjadi ketika pembelahan sel, dimana nantinya tiap sentriol ini akan bergerak ke bagian kutub-kutub sel yang sedang membelah. Pada siklus sel di tahapan interfase, terdapat fase S yang terdiri dari tahap duplikasi kromoseom, kondensasi kromoson, dan duplikasi sentrosom.

Terdapat sejumlah fase tersendiri dalam duplikasi sentrosom, dimulai dengan G1 dimana sepasang sentriol akan terpisah sejauh beberapa mikrometer. Kemudian dilanjutkan dengan S, yaitu sentirol anak akan mulai terbentuk sehingga nanti akan menjadi dua pasang sentriol. Fase G2 merupakan tahapan ketika sentriol anak yang baru terbentuk tadi telah memanjang. Terakhir ialah fase M dimana sentriol bergerak ke kutub-kutub pembelahan dan berlekatan dengan mikrotubula yang tersusun atas benang-benang spindel.

j. Vakuola

Vakuola merupakan ruang dalam sel yang berisi cairan (cell sap dalam bahasa Inggris). Cairan ini adalah air dan berbagai zat yang terlarut di dalamnya. Vakuola ditemukan pada semua sel tumbuhan namun tidak dijumpai pada sel hewan dan bakteri, kecuali pada hewan uniseluler tingkat rendah.

fungsi vakuola adalah :
1. memelihara tekanan osmotik sel
2. penyimpanan hasil sintesa berupa glikogen, fenol, dll
3. mengadakan sirkulasi zat dalam sel

Teknik molekuler

2009-11-15T13:27:00.000-08:00

Sekarang ini penggunaan metode molekuler telah sangat luas untuk analisis sel dan penentuan urutan nukleotida dari keseluruhan genom. Pengetahuan mengenai aktivitas DNA polymerase, enzim restriksi dan DNA ligase melahirkan teknik-teknik kloning DNA dan PCR (polymerase chain reaction) yang memungkinkan diisolasinya segmen DNA. Para ilmuwan juga telah mengembangkan alat dan metode untuk memurnikan protein dan meneliti fungsinya.

DNA

Isolasi DNA

DNA adalah molekul yang terdapat pada semua mahluk hidup. Molekul ini sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata. Tetapi DNA dapat diekstrak dari ribuan sel sehingga DNA dapat terlihat karena jumlahnya yang sangat banyak. Tahapan dalam ekstraksi DNA adalah pemecahan sel, keluarnya DNA dari nukleus dan pengendapan/presipitasi DNA. Ekstraksi DNA memiliki banyak aplikasi praktis, diantaranya adalah untuk tujuan pemuliaan, evolusi, sitematik, konservasi, dll.

Dalam ekstraksi DNA tumbuhan, metode ekstraksi yang sering digunakan adalah berdasarkan Doyle dan Doyle 91989). Metode ini menggunakan buffer ekstraksi yang terdiri dari

Elektroforesis DNA

Pemisahan DNA dilakukan dengan menggunakan elektroforesis gel. Molekul DNA terpisah berdasarkan ukuran ketika dilewatkan pada matriks gel dengan aliran listrik. DNA memiliki muatan negatif, dan saat berada dalam aliran listrik, akan bermigrasi melalui gel menuju kutub positif (Gambar 1). Molekul yang berukuran besar, memiliki kesulitan melewati pori-pori gel sehingga bermigrasi lebih lambat melalui gel dibandingkan DNA yang berukuran lebih kecil. Setelah elektroforesis selesai, molekul DNA divisualisasi dengan pewarna fluorescent seperti ethidium yang berikatan dengan DNA dan berada di antara basa-basa DNA.

Gambar : Elektroforesis DNA dengan gel agarosa

Dua alternatif macam gel adalah poliakrilamida dan agarosa. Poliakrilamida memiliki kapasitas resolusi yang lebih tinggi, tetapi gel poliakrilamida dapat memisahkan DNA hanya dalam rentang ukuran DNA yang sempit. Jadi gel poliakrilamida dapat memisahkan DNA satu sama lainnya yang berbeda ukurannya hanya beberapa atau bahkan satu pasang basa saja tetapi pada molekul yang berukuran beberapa ratus pasang basa saja (dibawah 1000 pasang basa). Gel agarosa memiliki resolusi yang lebih rendah tetapi dapat memisahkan DNA yang berukuran sampai puluhan kilo pasang basa.

DNA yang berukuran sangat panjang tidak dapat melewati pori gel bahkan pori gel agarosa. DNA yang sangat besar melewati matriks dengan satu ujung bergerak lebih dulu sedang ujung lainnya mengikuti. Akibatnya DNA diatas ukuran tertentu (30 -50 kb) bermigrasi dengan jarak yang sama sehingga tidak dapat diamati pemisahannya. DNA yang sangat panjang ini dapat dipisahkan satu sama lainnya dengan jika daerah listrik diaplikasikan dalam ‘pulses’ yang berasal secara orthogonal satu sama lainnya. Teknik ini disebut pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) (Gambar di bawah).

Gambar : Pulsed field gel electrophoresis

Elektroforesis juga digunakan untuk memisahkan RNA. Seperti juga DNA, RNA memiliki muatan negative, tetapi molekul RNA merupakan molekul utas tunggal dan memiliki struktur sekunder atau tersier. Untuk mengatasinya, RNA diberi perlakuan dengan glyoxal yang bereaksi dengan RNA sehingga menghalangi pembentukan pasangan basa. RNA yang ter-glyoxylasi tidak dapat membentuk struktur sekunder atau tersier sehingga dapat bermigrasi dengan mobilitas yang proporsional terhadap ukurannya. Elektroforesis juga digunakan untuk memisahkan protein dengan prinsip yang sama.

Pemotongan DNA dengan enzim restriksi

Kebanyakan molekul DNA dalam sel berukuran lebih besar dari yang diperlukan untuk analisa DNA di laboratorium. Jika akan mempelajari gen secara individual atau mempelajari situs individual pada DNA, molekul DNA berukuran besar di dalam sel harus dipotong ke dalam fragmen-fragmen yang lebih kecil. Pemotongan DNA ini dilakukan dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi. Nuklease ini adalah enzim yang memotong DNA pada tempat tertentu dengan cara mengenali urutan basa yang spesifik (Gambar 3).

Enzim restriksi yang digunakan dalam biologi molekuler umumnya mengenali urutan basa yang pendek (4-8 bp) dan memotong pada posisi tertentu yang telah ditentukan dalam urutan sekuens DNA tersebut. Contohnya adalah enzim EcoRI yang ditemukan pada strain Escherichia coli dan merupakan enzim restriksi yang pertama (I) ditemukan pada spesies ini. Enzim ini mengenali urutan DNA 5′-GAATTC-3′.

Gambar : Situs pengenalan enzim restriksi

Jika molekul DNA yang sama dipotong dengan enzim restriksi yang berbeda, misalnya oleh HindIII yang mengenali urutan 6pb (5′-AAGCTT-3′), atau dipotong dengan EcoRI, maka molekul DNA dipotong pada posisi yang berbeda dan menghasilkan fragmen dengan ukuran yang berbeda (Gambar 4). Jadi sebuah molekul akan menghasilkan sebuah seri karakteristik pola pemotongan DNA saat dipotong dengan satu set enzim restriksi yang berbeda.

Gambar : Pemotongan DNA dengan EcoRI menghasilkan fragmen DNA dengan ukuran yang bervariasi

Enzim restriksi jenis lain seperti Sau3A1 yang ditemukan pada bakteri Staphylococcus aureus mengenali sekuens teramerik (4bp) dengan urutan 5′-GATC-3′ sehingga enzim ini memiliki frekuensi yang lebih tinggi dalam memotong DNA, kira-kira satu kali dalam 250bp. Di sisi lain terdapat enzim retriksi yang mengenali sekuens oktamerik (8 bp) yaitu enzim NotI yang mengenali uruta 5′-GCGGCCGC-3′ dan rata-rata memotong hanya sekali dalam 65 kb.

Enzim restriksi tidk hanya berbeda dalam urutan basa yang dikenali, tetapi juga pada pada struktur hasil produk pemotongannya. Beberapa enzim seperti HpaI menghasilkan produk dengan ujung tumpul, enzim lain seperti EcoRI, HindIII dan PstI menghasilkan ujung lengket (Gambar di bawah).

Gambar : Ujung lengket dan ujung tumpul yang merupakan hasil pemotongan DNA dengan enzim restriksi

Hibridisasi DNA untuk mengidentifikasi molekul DNA yang spesifik

DNA yang telah terdenaturasi memiliki kapasitas untuk bergabung kembali (untuk membentuk kembali pasngan basa di antara utas komplementer). Hal ini menyebabkan terjadinya pembentukan molekul hybrid saat homolog, DNA yang terdenaturasi dari dua sumber yang berbeda bercampur satu sama lain dalam kondisi yang sesuai kekuatan ion dan temperaturnya. Proses perpasangan basa antara polinukleotida utas tunggal yang komplementer disebut hibridisasi.

Banyak teknik yang tergantung pada ke-khas-an hibridisasi antara dua molekul DNA dari sekuens yang komplementer. Sebagai contoh, hibridisasi merupakan dasar untuk mendeteksi sekuens spesifik dalam campuran asam nukleat yang kompleks. Dalam hal ini, satu molekul adalah ‘probe’ dari sekuens tertentu (dapat berupa sekuens yang dimurnikan atau molekul DNA yang disintesis secara kimia. Probe digunakan untuk mencari molekul yang memiliki sekuens komplementer dalam campuran DNA. DNA probe harus dilabel, sehingga dapat dengan mudah diketahui lokasinya saat telah menemukan sekuens targetnya. Campuran yang telah ter=probe dipisahkan berdasarkan ukuran pada gel atau didistribusikan sebagai perpustakaan klon (library of clones) Gambar 6.

Misalnya genom yeast dipotong dengan enzim EcoRI dan peneliti ingin mengetahui ukuran fragmen DNA yang mengandung gen yang diinginkan. Saat diwarnai dengan etidium bromida, ribuan fragmen DNA yang dihasilkan dari pemotongan genom yeast dengan enzim restriksi berjumlah terlalu banyak sehingga tidak dapat dipisahkan menjadi ‘band’ DNA yang terpisah. Mereka tampak ‘smear’. Teknik yang dianamakan Southern blot hybridization akan mengidentifikasi ukuran dari fragmen tertentu di antara smear DNA. Gel edirendam dalam larutan alkamli untuk mendenaturasikan double heliks. Fragmen ini kemudian ditransfer dari gel ke membrane yang bermuatan positif tempat DNA akan terikat. Setelah DNA tertransfer pada membran, membran diinkubasi dengan probe yang mengandung sekuens DNA komplementer dengan sekuens yang diinginkan. ‘Probing’ dilakukan dalam kondisi konsentrasi garam dan temperature dekat dengan kondisi denaturasi dan reanturasi asam nukleat. Dalam kondisi ini DNA probe akan berhibridisasi dengan kuat hanya dengan komplementer yang tepat.

Media film atau media yang sensitif terhadap cahaya atau elektron yang dikeluarkan oleh DNA yang dilabel dapat mendeteksi lokasi probe berhibridisasi. Saat X-ray film diekspos ke filter dan di-develop, maka akan menghasilkan autoradiogram dengan pola terekspos sama dengan lokasi hybrid (Gambar di bawah).

Gambar : Hasil probing DNA

Kloning DNA

Kemampuan molekul DNA membentuk rekombinan dan menjaganya dalam sel disebut kloning DNA. Proses ini melibatkan vektor yang menjadi sarana DNA untuk memperbanyak klon DNA dalam sel dan ‘insert DNA’ yang disisipkan di dalam vector. Kunci untuk menghasilkan molekul DNa rekombinan adalah enzim restriksi yang memotong DNA pada tempat spesifik dan enzim lain yang yang menyambung DNA yang terpotong dengan DNA lain. Dengan menghasilkan molekul DNA rekombinan yang dapat diperbanyak pada organisme inang, fragmen DNA tertentu dapat dimurnikan dan diamplifikasi untuk menghasilkan produk dalam jumlah besar.

Kloning DNA dalam plasmid vektor

DNa dipotong dengan enzim restriksi, kemudian dimasukkan ke dalam vektor untuk diperbanyak. Inang (host) yang umum digunakan untuk memperbanyak DNA adalah bakteri E. coli.

Vektor DNA memiliki tiga karakteristik yaitu:

1. Mengandung asal replikasi (origin of replication) yang memungkinkan DNA bereplikasi secara independen/bebas dari kromosom inang.

2. Mengandung marker selektif yang menyebabkab sel yang membawa vector (termasuk DNA yang dibawa) dapat diidentifikasi

3. Memiliki situs yang unik/khas untuk satu atau lebih enzim restriksi. Hal ini menyebabkan fragmen DNA dapat disisipkan pada tempat tertentu dalam vector sehingga penyisipan tidak mengganggu kedua fungsi lainnya.

Vektor yang paling umum berukuran kecil (kira-kira 3 kb) merupakan molekul DNA sirkular disebut plasmid. Molekul ini biasanya ditemukan pada banyak bakteri. Pada banyak kasus, DNA plasmid membawa gen resistensi terhadap antibiotika.

Memasukkan fragmen DNA ke dalam vector pada dasarnya merupakan proses yang mudah. Misalnya plasmid memiliki situs pengenalan untuk EcoRI, maka vector disiapkan dengan memotongnya dengan Eco RI. Potongan DNA yang akan diklon kemudian disambungkan dengan bantuan DNA ligase (Gambar di bawah).

Gambar : Kloning DNA dalam plasmid vektor

Vektor dapat dimasukkan ke organism inang melalui transformasi

Transformasi merupakan proses dimana organisme inang mengambil DNA dari lingkungan. Beberapa bakteri, tetapi bukan E. coli dapat mengambil DNA secara alami dan dikatakan memiliki kompetensi genetik. E. coli dapat bersifat kompeten mengambil DNA melalui perlakuan dengan ion kalsium. Antibiotika kemudian ditambahkan dalam medium untuk menyeleksi pertumbuhan sel yang mengambil DNA plasmid - sell ini disebut transforman. Sel yang membawa plasmid akan dapat tumbuh pada medium, sedang yang tidak membawa plasmid, tidak dapat tumbuh (Gambar 7).

Perpustakaan molekul DNA (DNA library) dapat dihasilkan melalui cloning

Perpustakaan DNA merupakan populasi vector identik yang masing-masing berisi insert yang berbeda. Untuk membuat perpustakaan DNA, DNA target dipotong dengan enzim restriksi yang memberikan ukuran rata-rata insert yang diinginkan. Ukuran insert dapat berkisar kurang dari 100 bp sampai lebih dari satu megabase. DNA yang telah terpotong selanjutnya dicampurkan dengan vector yang sesuai (yang dipotong dengan enzim restriksi yang sama) dan ditambah ligase. Hal ini menghasilkan koleksi vector dengan insert DNA yang berbeda (Gambar di bawah).

Gambar : Pembentukan DNA library

Berbagai perpustakaan DNA dapat dihasilkan dengan menggunakan insert dari berbagai sumber. Perpustakaan DNA yang paling sederhana dihasilkan dari DNA genomik total yang disebut dengan ‘genomic libraries’.

‘cDNA library’ dikembangkan untuk memperkaya ‘coding sequences’ dalam library. cDNA library dibuat dengan menggunakan mRNA yang dikonversi menjadi DNA. Proses ini disebut reverse transcription yang dilakukan oleh enzim reverse transcriptase . Saat diberi perlakuan dengan reverse transcriptase, mRNA dikonversi menjadi kopi DNA utas ganda yang disebut cDNA (copy DNA).

Selanjutnya, proses pembentukan library sama dengan pembentukan library pada DNA genomic. cDNA dan vector diberi perlakuan dengan enzim restriksi yang sama dan fragmen-fragmen hasilnya disambungkan ke dalam vector.

Gambar : Pembentukan cDNA

Hibridisasi digunakan untuk mengidentifikasi klon spesifik dari sebuah library

Identifikasi fragmen dari sebuah gen di antara klon-kon dapat dilakukan dengan menggunakan DNA probe yang urutan DNAnya sesuai dengan sebagian dari urutan DNA gen yang diinginkan. Proses penggunaan probe dengan DNA yang dilabel digunakan untuk melakukan screening terhadap library disebut colony hybridization.

cDNA library akan memiliki ribuan insert yang berbeda dan masing-masing terdapat dalam vektot umum. Setelah transformasi ke dalam bakteri khusus yang cocok sebagai inang, sel ditumbuhkan dalam cawan petri dalam media agar. Tiap sel akan tumbuh menjadi koloni dan tiap sel dalam koloni mengandung vector yang sama dan insert dari library,

membrane filter dengan positive charge digunakan untuk probing. Membran ditekan di atas koloni dan cetakan koloni aakan berada pada membrane. Selanjutnya dilakukan probing terhadap filter. Filter yang mengandung sel diberi perlakuan yang memecah sel dan mengeluarkan DNA yang kemudian terikat pada filter pada lokasi yang sama dengan sel. Filter selajutnya diinkubasi dengan probe.

PCR (polymerase chain reaction)

PCR adalah sebuah teknik biologi molekuler untuk mereplikasikan DNA dengan menggunakan enzim Taq polimerase. PCR digunakan untuk mengamplifikasi bagian DNA yang pendek (sampai 10 kb). Sejak ditemukan oleh Kary Mullis pada tahun 1983, teknik ini telah melahirkan teknik PCR-based marker teknik lainnya yang sangat bervariasi. Protokol dasar PCR adalah:

I. DNA utas ganda didenaturasi pada suhu 95C sehingga membentuj DNA utas tunggal yang berfungsi sebagai cetakan.

II. DNA utas tunggal yang pendek (disebut primer) berikatan dengan DNA cetakan pada temperature rendah. Ikatan preimer terjadi pada utas yang komplementer dengan cetakan pada daerah ujung batas sekuen DNA target.

III. Suhu ditingkatkan menjadi 72C sehingga enzim DNA polymerase dapat melakukan sintesis DNA membentuk utas ganda DNA baru.

IV. Utas ganda DNA yang baru disintesis, didenaturasi pada suhu tinggi dan siklus berulang.

Gambar di bawah menunjukkan proses PCR. Produk PCR diamati dengan gel elektroforesis dengan menggunakan gel agarose ataupun gel poliakrilamida dan diamati dengan uv-transiluminator.

Gambar : Proses PCR

Teknik – teknik untuk mempelajari sel.

2009-11-15T13:21:00.000-08:00

Mikroskop

Mikroskop adalah alat optik untuk mengamati benda- benda yang sangat kecil, misalnya rambut, bakteri dan sel sehingga tampak jelas. Mikroskop sederhana terdiri dari dua buah lensa positif (cembung). Lensa positif yang berdekatan dengan mata disebut lensa okuler. Lensa ini berfungsi sebagai lup. Lensa positif yang berdekatan dengan benda disebut lensa objektif. Jarak titik api lensa objektif lebih kecil dari pada jarak titik api lensa okuler.

Resolusi dan magnifikasi

Resolusi adalah kemampuan sistem optikal untuk membedakan detil sangat kecil pada suatu spesimen (sebagai jarak terkecil antara 2 poin yang berdekatan dimana mereka dapat dibedakan dalam 2 bagian yang berbeda.

Resolusi ditentukan oleh:

a. Kemampuan mengumpulkan cahaya (numerical aperture atau N.A) lensa NA = n x sin α

b. Panjang gelombang (λ) cahaya yang digunakan Resolusi = 0.61 x λ / NA

Komponen suatu mikroskop

1. Sistem iluminasi - sumber cahaya dan kondensor
2. Pegangan dan tempat spesimen
3. Sistem lensa - obyektif dan okuler (eye piece lens, biasanya memiliki kekuatan perbesaran 10x atau 15x)
4. Sitem fotografi (dipasang pada lensa okuler)

Mikroskop

Sistem iluminasi

Sumber cahaya menggunakan bohlam tungsten - halogen - untuk menyediakan output 100 W pada 12 V - alat ini memiliki susunan filament tunggal rata yang dipasang berdekatan dan diletakkan di amplop quartz. Karena alat ini beroperasi pada suhu filament yang sangat tinggi, sehingga cocok untuk fotomikrograf berwarna, dengan menggunakan film yang seimbang untuk cahaya tungsten.

Kondensor digunakan untuk mengkonsentrasikan cahaya ke dalam objek dengan intensitas seragam pada keseluruhan bidang iluminasi.

Kondensor dapat diklasifikasikan berdasarkan tujuan mereka : terang - atau dasar gelap, fase kontras, atau nomarski differential interference contras.

Pengelompokkan kondensor berdasarkan pada maksimum numerical aperturenya: a) Kekuatan rendah - hingga N.A. 0.25, b) Kekuatan sedang kondensor kering hingga N.A. 0.9 dan c) Tipe minyak imersi, berkekuatan tinggi N.A. hingga 1,4.

Perkembangan Mikroskop

Suatu objek yang diamati di bawah mikroskop dapat diabadikan dengan kamera. Biasanya mikroskop majemuk yang mempunyai dua lensa okuler dilengkapi dengan bagian lensa untuk kamera. Teknologi hasil karya manusia setiap waktu selalu mengalami perkembangan. Mikroskop sederhana dan beberapa mikroskop optik lainnya hanya mampu memperbesar benda dari sekitar 100-1000 kali, sedangkan teknologi mikroskop elektron dapat menghasilkan perbesaran hingga 1.000.000 kali.

Berdasarkan sistem pencahayaannya mikroskop dibagi menjadi dua yaitu mikroskop optik dan mikroskop bukan optik.

A. Mikroskop optik, yaitu mikroskop yang proses perbesaran benda menggunakan cahaya biasa (cahaya tampak). Jenis- jenis mikroskop optik antara lain mikroskop stereo (dissecting microscope), mikroskop majemuk (compound microscope), mikroskop polarisasi, mikroskop fase kontras (phase contrast microscopy) yang menghasilkan gambar 3 dimensi, mikroskop normaski dan mikroskop fluorescence.

Fungsi mikroskop optikal adalah:

1. Untuk memvisualisasi detail yang sangat kecil dalam struktur suatu obyek
2. Untuk menampilkan gambar dari obyek yang diperbesar
3. Untuk mengukur panjang, sudut, area, dll pada suatu obyek
4. Sebagai alat analisa untuk menentukan bagian optik suatu obyek seperti indeks refraksi, reflektansi, dan perubahan fase;
5. Untuk mendapatkan informasi histokimia suatu objek dengan menggunakan pewarnaan.

A.1. Mikroskop stereo

Suatu alat dengan lensa obyektif. Lensanya harus berdiameter besar karena diatasnya akan dipasangi system lensa lain yang terpisah dalam posisi parallel dan jalur sinar terpisah untuk mata kanan dan kiri. Mikroskop ini tidak memiliki kondensor, tapi memiliki kedalaman bidang pandang dan jarak kerja yang panjang.

Kekurangan utama dari tipe obyek mikroskop stereo adalah bahwa aperture numerical dari system dibatasi oleh adanya jalur beam/cahaya ganda. Karenanya seseorang harus menggunakan mikroskop majemuk, yang memiliki obyektif dengan diameter yang lebih besar dan karenanya meningkatkan aperture numerical.

A.2. Mikroskop majemuk (COMPOUND MICROSCOPE)

Mikroskop majemuk memerlukan kualitas yang tinggi tidak hanya pada obyektif dan bagian mata tapi juga pada kondensor substage.

a. Instrument yang terefleksi cahaya - bagian material

b. Mikroskop cahaya tertransmisi - bagian biologi.

A.3. Mikroskop polarisasi

Menggunakan cahaya terpolarisasi guna menganalisa struktur yang birefringent. Birefringence - suatu property spesimen yang transparan dengan 2 indeks refraktif yang berbeda pada orientasi yang berbeda untuk membedakan cahaya terpolarisasi ke dalam kedua komponen.

Cahaya terpolarisasi, hanya berfluktuasi/bergerak di satu dataran karena polar hanya meneruskan cahaya pada dataran tersebut.

Jika 2 polar diletakkan di atas yang lainnya, arahkan sinar ke atas dan putar relatif terhadap yang lain, akan ada 1 posisi dimana 2 dataran tertransmisi bertemu, yang akan tampak cerah. Pada 90o terhadap orientasi ini, semua cahaya akan berhenti (gelap).

A.4. Mikroskop fase kontras

Menggunakan retardasi cahaya spesimen untuk menghasilkan perbedaan fase yang dikonversi ke kontras.

Fase kontras menggunakan iluminasi bidang terang dengan suatu phase annulus (pada kondensor) dan phase plate (dipasang pada obyektif) pada lintas cahaya.

Aplikasi : spesimen hidup, spesimen yang tidak diwarnai

A.5. Mikroskop Normaski

Mikroskop Nomarski differential interference contrast (DIC) menggunakan kombinasi system polarisasi dan 2 pelepas sinar khusus untuk menciptakan perbedaan fase di spesimen.

Sistem ini dapat menghasilkan image 3 dimensi karena satu sisi spesimen tampak lebih terang dibandingkan yang lain seolah - oleh cahaya jatuh disana dan menghasilkan bayangan (melalui cahaya polarisasi).

Aplikasi : spesimen hidup, spesimen tanpa warna atau tebal.

A.6. Mikroskop fluorescence

Mikroskop fluorescence hampir sama dengan mikroskop cahaya biasa dengan tambahan fitur untuk meningkatkan kemampuannya.

* Mikroskop konvensional menggunakan cahaya tampak (400-700 nanometer) untuk iluminasi dan menghasilkan gambar sampel yang diperbesar.
* Mikroskop fluorescence, sebaliknya, menggunakan intensitas cahaya yang lebih tinggi, yang mengeksitasi bagian berpendar pada sampel.

Mikroskop fluorescence sering digunakan untuk menggambarkan fitur khusus dari spesimen kecil seperti mikroba. Juga digunakan untuk secara visual meningkatkan fitur 3-D pada skala kecil.

Mikroskop ini sering digunakan untuk:

* Menampilkan komponen structural suatu spesimen kecil, seperti sel.
* Melakukan studi viabilitas pada populasi sel (apakah mereka hidup atau mati?)
* Menampikan materi genetik pada sel (DNA dan RNA)
* Melihat sel - sel spesifik dalam populasi yang lebih besar dengan teknik khusus seperti FISH

Gambar memperlihatkan filter dan cermin pada mikroskop fluorescent (dari Wikipedia)

B. Mikroskop bukan optik, yaitu mikroskop yang memperbesar benda dengan bantuan radiasi panjang gelombang sinar pendek. Contohnya mikroskop sinar- X, mikroskop ion, dan mikroskop elektron. Dari ketiga jenis mikroskop bukan optik, mikroskop elektron paling banyak digunakan. Melalui mikroskop elektron dapat dipelajari pola - pola sel hewan, tumbuhan, dan bakteri. Mikroskop elektron juga digunakan dalam menganalisis hasil industri dan pengontrol hasil produksi.

Cara menggunakan mikroskop

Benda yang akan diamati diletakkan di antara F dan 2F dari lensa objektif. Bayangan yang dihasilkan bersifat nyata, diperbesar, dan terbalik. Bayangan ini akan menjadi benda bagi lensa okuler. Sifat bayangan yang yang dihasilkan lensa okuler ini adalah maya, diperbesar dan terbalik dari aslinya. Bayangan ini merupakan bayangan akhir dari mikroskop yang kita lihat.

Nukleus dan Materi Genetik

2009-11-15T13:18:00.000-08:00

1. Nukleus

Nukleus merupakan organel terbesar dalam sel yang mengandung DNA yang membawa informasi genetik. Nukleus berbentuk bola atau gelendong dan dikelilingi oleh selaput rangkap yang disebut selubung nuklear atau nuclear envelope. Di dalam nukleus terdapat nukleolus dan bahan informasi genetik atau materi genetik. Organisme prokariot tidak memiliki nukleus sejati. Materi genetik sel prokariota terkumpul di bagian tengah sel, tetapi tidak dipisahkan oleh selubung nuklear. Daerah tempat terpusatnya materi genetik pada sel prokariot disebut nukleoid.

Selubung nuklear terdiri dari selaput rangkap (selaput dalam dan selaput luar) yang dipisahkan oleh ruang perinuklear. Selaput dalam disebut juga selaput nukleoplasmik, sedangkan selaput luar disebut selaput sitosolik. Ruang perinuklear juga berlanjut dengan ruang retikulum endoplasma dan dapat berisi protein yang baru disintesis. Permukaan selaput retikulum endoplasma dan permukaan sitosolik selaput luar ditempeli ribosom yang berperan dalam sintesis protein. Protein yang disintesis dalam ribosom dicurahkan ke dalam ruang perinuklear yang berhubungan dengan lumen retikulum endoplasma.

Permukaan nukleoplasmik selaput dalamselubung nuklear berlapis anyaman yang terdiri dari filament intermedia. Anyaman filament intermedia disebut lamina nuklear.

Pori nuklear terbentuk pada tempat dimana membran dalam dan membran luar selubung nuklear menyatu. Terdapat hubungan antara kerapatan pori nuklear dan pengangkutan RNA dari nukleus. Pada nukleus setelah mitosis, saat pengangkutan RNA banyak dan sintesis protein cepat, pori nuklear sangat rapat.

Nukleolus

Pemasukan rRNA harus cukup karena gen-gen terus ditranslasi. rRNA dikemas dengan protein-protein ribosomal membentuk ribosom. Pengepakan ini terjadi di nukleolus. Nukleolus mengandung ikalan-ikalan DNA yang berasal dari beberapa kromosom. Setiap ikalan mengandung sekelompok gen rRNA. Tiap kelompok gen ini disebut NOR (nucleolar organizer region) yang merupakan daerah dimana rRNA disalin oleh polimerase RNA.

Pengamatan struktur nucleolus dengan mikroskop electron, terlihat bahwa nucleolus terdiri dari 3 daerah yaitu :

1. Suatu pusat yang terdiri dari fibrila yang mempunyai daya serap terhadap warna sangat lemah Pusat ini mengandung DNA yang belum disalin.
2. Kelompok padat yang terdiri dari fibrila yang mengandung molekul-molekul RNA yang baru saja disalin.
3. Daerah granula yang merupakan kelompok yang berbentuk butir-butir yang mengandung prekursor RNA

Nukleolus disebut sebagai ribosome producing machine. Di dalam nukleolus, jika terdapat polymerase RNA, terjadi transkripsi dan dibentuk RNA prekursor 45S. Dengan bantuan protein dari sitoplasma dan sebagian dari protein RNA RNA hasil recycling bersatu dengan RNA membentuk badan yang lebih besar. Dengan RNA 5S dan bantuan polymerase RNA III, badan yang besar terurai menjadi sub unit besar dan sub unit kecil.

rRNA

rRNA merupakan RNA yang menyusun kerangka ribosom. Ribosom adalah organel di dalam sel yang menjadi tempat terjadinya sintesis protein. Ukuran ribosom ditentukan dengan analisis sedimentasi yang berdasarkan laju pengendapan molekul dalam suatu larutan kental (misal sukrosa) yang disentrifugasi dengan kecepatan yang tinggi. Koefisien sedimentasi dinyatakan dengan S. Ribosom prokariot memiliki koefisien sedimentasi 50S dan 30 S. sedangkan ribosom eukariot mmemiliki koefisien sedimentasi 60S dan 40S.

Siklus Sel

2009-11-15T13:16:00.000-08:00

Kegiatan yang terjadi dari satu pembelahan sel ke pembelahan berikutnya disebut siklus sel atau daur sel. Siklus sel mencakup dua fase yaitu interfase dan fase mitosis atau fase pembelahan. Interfase terdiri dari tiga tahapan yaitu tahap G1 dimana terjadi aktivitas biosintesa yang tinggi, tahap S yaitu merupakan tahap replikasi dan transkripsi DNA, tahap G2 merupakan tahap persiapan diri sel untuk membelah. Fase mitosis atau fase pembelahan terdiri dari karyokinesis atau pembelahan nukleus dan sitokinesis atau pembelahan sitoplasma.

Peristiwa-peristiwa siklus kromosom saling berkaitan yang merupakan peristiwa yang saling tergantung satu sama lain. Siklus sel diatur oleh tiga macam molekul sebagai faktor pengontrol yaitu:

S-fase activator yang mengaktifkan fase S dan terdapat hanya pada sitoplasma fase S yang bekerja memulai sintesis DNA (menginduksi untuk memulia terjadinya replikasi DNA).
M-fase promoting factor yang hanya ada pada sitoplasma fase M yang menyebabkan kondensasi kromosom
M-fase delaying factor

Fase mitosis terdiri dari profase, prometafase, metaphase, anaphase dan telofase. Tahapan pembelahan inti ini masing-masing tidak sama waktunya. Metafse merupakan tahapan mitosis yang paling panjang dan paling mudah diganggu. Sehingga pengamatan kromosom sering dilakukan pada tahap metaphase.
Menjelang metaphase, beberapa ujung mikrotubul gelendong mitotic menempel pada setiap kinetokor yang berada di dekatnya. Mikrotubul yang melekat pada kinetokor disebut mikrotubul kinetokor. Pada metaphase, mikrotubul kinetokor memegang peranan penting yaitu mengatur letak dan arah kromosom terhadap sumbu gelendong mitotic dan mengatur dan menggerakkan kromosom ke bidang ekuatorial.

Pada anaphase terjadi pemisahan kromatida kromosom. Pada fase ini terjadi tarikan ke kutub sehingga kromatid terpisah. Gerakan kromatid ke kutub disebabkan memendeknya mikrotubul kinetokor atau karena kutub yang saling menjauhi.
Sitokinesis terjadi pada saat anaphase dan telofase. Pada sel hewan, tanda pertama yang terlihat adalah melekuknya selaput sel selama anaphase. Pelekukan terjadi di daerah sekat metaphase atau bidang ekuatorial.

Sitokinesis pada sel tumbuhan berlangsung dengan cara yang berbeda. Sitoplasma dibagi dua oleh pembentukan dinding sel baru di dalam sel induk. Sekat sel mulai terbentuk di bidang antara dua nukeus anakan. Sekat sel berhubungan dengan sisa mikrotubul kutub gelendong mitotic yang membentuk suatu struktur yang disebut fragmoplas. Struktur ini mengandung dua perangkat mikrotubul yang berhadapan. Vesikuli kecil yang berasal dari kompleks golgi dan berisi prazat dinding sel tersusun sepanjang mikrotubul disebelah menyebelah fragmoplast dan diangkut kea rah bidang ekuatorial. Selanjutnya membentuk sekat sel.

Kloroplas dan Fotosintesisi

2009-11-15T13:12:00.000-08:00

1. Kloroplas

Kloroplas ditemukan pada sel tumbuhan. Pengamatan dengan mikroskop cahaya, dengan pembesaran yang paling kuat, kloroplast terlihat berbentuk butir. Bentuk kloroplast yang beraneka ragam ditemukan pada alga. Kloroplast bernbentuk pita spiral ditemukan pada Spirogyra, sedangkan yang berbentuk jala ditemukan pada Cladophora, sedangkan kloroplast berbentuk pita ditemukan pada Zygnema.

Seperti halnya mitokondria, kloroplas dikelilingi oleh membran luar dan membran dalam (Gambar 1). Membran dalam menutupi daerah yang berisi cairan yang disebut stroma yang mengandung enzim untuk reaksi terang pada proses fotosintesis. Stroma juga mengandung DNA dan ribosom. Pelipatan membran dalam membentuk struktur seperti tumpukan piringan yang saling berhubungan yang disebut tilakoid yang tersusun membentuk grana. Membran tilakoid yang mengelilingi ruang interior tilakoid yang berisi cairan mengandung klorofil dan pigmen fotosintesis lain serta rantai transport elektron. Reaksi terang dari fotosintesis terjadi di tilakoid. Membran luar kloroplas menutupi ruang intermembran antara membran dalam dan membran luar kloroplas. Walaupun kloroplas memiliki DNA, sebagian besar protein dalam kloroplas dikode oleh gen nuklear, dihasilkan di sitoplasma dan selanjutnya dikirim ke kloroplas.

Fungsi kloroplas adalah sebagai tempat fotosintesis. Pada dasarnya fotosintesis seperti juga reaksi pada mitokondria merupakan pembentukan ATP dan melibatkan transport hidrogen dan elektron dalam senyawa-senyawa seperti NADH dan sitokrom. Perbedaannya adalah bahwa fotosintesis menggunakan cahaya sebagai sumber energy dan bukan substrat kimia, fotosintesis menggunakan CO2 dan air, menghasilkan oksigen dan karbohidrat.

Reaksi fotosintesis dirangkum sebagai berikut:

6CO2 + 12H2O + energy cahaya –> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

2. Fotosintesis

Reaksi fotosintesis dirangkum sebagai berikut:

6CO2 + 12H2O + energy cahaya –> C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

Oksigen yang dikeluarkan dari tumbuhan berasal dari air dan bukan CO2. Kloroplas menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen. Fotosintesis terdiri dari dua proses. Tahap tersebut adalah reaksi terang dan siklus Calvin.

Reaksi terang merupakan tahap fotosintesis yang mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Kloroplas menyerap cahaya dan cahaya menggerakkan transfer elektron dan hidrogen ke penerima yaitu NADP+ (nikotinamida adenine dinukleotida fosfat). Pada proses ini, air terurai. Reaksi terang pada fotosintesis ini melepaskan O2. Pada reaksi terang, tenaga matahari mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan menambahkan sepasang electron bersama dengan nukleus hidrogen. Pada reaksi terang juga terjadi fosforilasi yang mengubah ADP menjadi ATP. Jadi energy cahaya diubah menjadi energi kimia dengan pembentukan NADPH: sumber dari elektron berenergi, dan ATP; energy sel yang serba guna.

Tahap kedua fotosintesis adalah siklus Calvin yang berawal dari pemasukan CO2 ke dalam molekul organik yang telah disiapkan di dalam kloroplas. Proses ini disebut fiksasi karbon. Siklus Calvin mereduksi karbon terfiksasi menjadi karbohidrat melalui penambahan elektron. Energi untuk mereduksi berasal dari NADPH. Siklus Calvin mengubah CO2 menjadi karbohidrat dengan menggunakan ATP hasil dari reaksi terang. Siklus Calvin disebut juga reaksi gelap atau reaksi tak bergantung cahaya karena tidak memerlukan cahaya secara langsung.

Pada fotosintesis, cahaya tampak diserap oleh pigmen. Pigmen yang berbeda menyerap panjang gelombang yang berbeda. Klorofil a bukanlah satu-satunya pigmen yang penting dalam kloroplas. Tetapi hanya klorofil a yang dapat berperan secara langsung dalam reaksi terang. Pigmen lain dalam membrane tilakoid dapat menyerap cahaya dan mentransfer energinya ke klorofil a. Salah satunya adalah klorofil b. Jika foton cahaya matahari diserap oleh klorofil b, energi kemudian disalurkan ke klorofil a yang beraksi seolah-olah klorofil inilah yang menyerap energi tersebut.

Dalam membran tilakoid, klorofil tersusun bersama protein dan molekul organik lainnya menjadi fotosistem. Fotosistem memiliki kompleks antena yang terdiri dari klorofil a, klorofil b dan karotenoid. Jumlah dan keragaman pigmen membuat fotosistem dapat menyerap spectrum yang lebih luas. Saat molekul antena menyerap foton, energi disalurkan ke klorofl a yang terletak pada pusat reaksi. Molekul yang bersama-sama menggunakan pusat reaksi dengan klorofil a adalah akseptor elektron primer.

Pada membran tilakoid terdapat fotosistem I dan fotosistem II. Fotosistem I memiliki pusat klorofil P700 karena pigmen ini paling baik menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang 700 nm. Pusat reaksi fotosistem II memiliki klorofil yang disebut P680 karena paling baik menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm. Adanya protein yang berbeda menjadi penyebab adanya perbedaan sifat penyerapan cahaya.

Aliran Elektron non-siklik

Aliran elektron non-siklik dimulai ketika fotosistem II menyerap cahaya , dan electron yang dieksitasi ke tingkat yang lebih tinggi dalam P680 diterima oleh akseptor electron primer. Klorofil yang dioksidasi menjadi agen pengoksidasi yang sangat kuat. Elektron diekstraksi dari air dan dikirimkan ke P680 menggantikan elektron yang keluar dari klorofil. Air diuraikan menjadi hidrogen dan oksigen. Elektron yang terfotoeksitasi mengalir dari akseptor elektron primer ke fotosistem I melalui rantai transport elektron yang terdiri dari satu pembawa elektron yaitu plastokinon (Pq), suatu kompleks yang terdiri atas dua sitokrom , dan protein yang mengandung tembaga yang disebut plastosianin (Pc). Elektron yang menuruni rantai, eksergoniknya berada ke tingkat energi yang lebih rendah dan digunakan oleh tilakoid untuk menghasilkan ATP. Pmbentukan ATP disebut fosforilasi karena digerakkan oleh energi cahaya.

Elektron selanjutnya mencapai pusat P700 yang telah kehilangan elektronnya, karena energy cahaya menggerakkan electron dari P700 ke akseptor electron primer pada fotosistem I. Selanjutnya electron ditransfer melalui transfer electron . disalurkan ke feredoksin (Fd). NADP+ reduktase menyalurkan electron dari Fd ke NADP+. NADP+ berubah menjadi NADPH.

Aliran Elektron siklik

Elektron yang terfotoeksitasi dapat melalui jalur khusus yaitu aliran electron siklik. Aliran ini menggnakan fotosistem I saja. Elektron kembali dari feredoksin ke kompleks sitokrom dank e klorofil P700. NADPH tidak diproduksi tetapi menghasilkan ATP. Proses pembentukan ATP ini disebut fosforilasi siklik.

Siklus Calvin

Siklus Calvin dibagi menjadi tiga tahap yaitu :

1. Fiksasi karbon. Molekul CO2 diikat pada ribulosa bifosfat (RuBP) dengan bantuan RuBP karboksilase atau Rubisco. Reaksi ini menghasilkan dua molekul 3-fosfogliserat.
2. Reduksi. Tiap molekul 3-fosfogliserat menerima gugus fosfat baru dari ATP menghasilkan 1,3-difosfogliserat. Selanjutnya 1,3 difosfogliserat direduksi oleh sepasang electron dari NADPH menjadi gliseraldehid 3-fosfat (G3P). G3P merupakan gula. Setiap 3 molekul CO2 terdapat 6 molekul G3P, tetapi hanya 1 molekul G3P yang dihitung sebagai selisih perolehan karbohidrat. Satu molekul keluar siklus dan digunakan oleh tumbuhan, sedangkan 5 molekul didaur ulang untuk menghasilkan 3 molekul RuBP.
3. Regenerasi akseptor CO2. Lima molekul G3P disusun ulang dalam langkah terakhir siklus Calvin menjadi 3 molekul RuBP yang siap menerima CO2 kembali.

Tumbuhan C4

Tumbuhan C4 memfiksasi karbon dengan membentuk senyawa berkarbon empat sebagai produknya. Tergolong tumbuhan C4 yang penting dalam pertanian adalah tebu, jagung, dan famili rumput. Dalam tumbuhan C4 terdapat dua jenis sel fotosintetik : sel seludang-berkas pembuluh dan sel mesofil. Sel seludang berkas pembuluh tersusun menjadi kemasan yang padat di sekitar berkas pembuluh. Di antara seludang-berkas pembuluh dan epidermis daun terdapat sel mesofil. Siklus Calvin terbatas pada kloroplas seludang-berkas pembuluh. Siklus ini didahului oleh masuknya CO2 ke dalam senyawa organik dalam mesofil.

Tahap pertama adalah penambahan CO2 pada fosfoenolpiruvat (PEP) untuk membentuk oksaloasetat (memiliki empar karbon). Enzim karboksilase menambahkan CO2 pada PEP. Setelah memfiksasi CO2, sel mesofil mengirim keluar produk berkarbon empat ke sel seludang-berkas pembuluh melalui plasmodesmata. Dalam seludang-berkas pembuluh, senyawa berkarbon empat melepaskan CO2 yang diasimilasi ulang ke dalam materi organik oleh rubisko dan siklus Calvin.

Sel mesofil tumbuhan C4 memompa CO2 ke dalam seludang-berkas pembuluh, mempertahankan konsentrasi CO2 dalam seludang-berkas pembuluh cukup tinggi agar rubisko dapat menerima CO2 bukan O2. Fotosintesis C4 meminimumkan fotorespirasi dan meningkatkan produksi gula.

Tumbuhan CAM

Tumbuhan lain seperti tumbuhan sukulen (penyimpan air), kaktus, nenas dan beberapa family lain memiliki adaptasi fotosintesis yang lain. Tumbuhan ini membuka stomata pada malam hari dan menutup pada siang hari. Stomata yang menutup pada siang hari membuat tumbuhan menghemat air tetapi mencegah masuknya CO2. Saat stomata terbuka pada malam hari, tumbuhan mengambil CO2 dan memasukkannya ke berbagai asam organic. Metabolism ini disebut crassulacean acid metabolism (CAM). Sel mesofil tumbuhan CAM menyimpan asam organic yang dibuatnya selama malam hari di dalam vakuola hingga pagi hari. Pada siang hari saat reaksi terang menyediakan ATP dan NADPH untuk siklus Calvin, CO2 dilepas dari asam organik yang dibuat pada malam hari itu sebelum dimasukkan ke dalam gula dalam kloroplas.

Mitokondria

2009-11-15T13:09:00.000-08:00

Mitokondria merupakan organel yang berfungsi menyediakan energy selular (ATP). Ukuran dan bentuk mitokondria bervariasi menurut jaringannya dan menurut keadaan fisiologis sel. Kebanyakan mitokondria berbentuk oval atau jorong dengan diameter antara 0.5 sampai 1 µm dan panjang sampai 7 µm. Mitokondria tidak dapat dilihat dengan mikroskop cahaya, karena ukurannya yang sangat kecil. Pengamatan dengan mikroskop electron menunjukkan susunan khas mitokondria seperti terlihat pada gambar di bawah ini

Mitokondria diliputi oleh selaput rangkap yang disebut memban luar dan membrane dalam. Selaput dalam membagi ruang organel menjadi dua yaitu matriks dan ruang antar selaput. Matriks berisi cairan seperti gel diliputi oleh selaput dalam. Matriks, ruang antar selaput, selaput luar dan selaput dalam mengandung bermacam-macam enzim. Matriks mengandung enzim-enzim siklus Kreb, garam dan air, DNA sirkuler dan ribosom.

Selaput dalam mempunyai area permukaan yang lebih luas karena berlipat-lipat dan masuk ke dalam matriks. Lipatan-lipatan ini disebut krista yang bervariasi dalam jumlah dan bentuknya. Mitokondria dapat mengkode bagian-bagian proteinnya dengan alat-alat yang dimiliki.
Makanan dioksidasi untuk menghasilkan elektron berenergi tinggi yang dikonversi menjadi energy yang tersimpan. Energi ini disimpan dalam bentuk ikatan fosfat kaya energy dalam molekul yang disebut adenosine triphosphate, atau ATP. ATP dikonversi dari adenosine diphosphate dengan menambahkan grup fosfat dengan ikatan kaya energi. Bermacam-macam reaksi di dalam sel dapat menggunakan energy (dimana ATP dikonversi kembali menjadi ADP, melepaskan energy tinggi) atau menghasilkan energy (dimana ATP dihasilkan dari ADP).

Tahap dari glikolisis ke rantai transport elektron.

Makanan diubah menjadi energy ATP dan air. Makanan pensupply energy mengandung gula dan karbohidrat. Gula dipecah dengan bantuan enzim yang memecahnya menjadi bentuk yang paling sederhana dari gula yaitu glukosa. Selanjutnya glukosa memasuki sel dengan molekul khusus pada membrane yang disebut “glucose transporters”.

Saat dalam sel, glukosa dipecah menjadi ATP melalui dua lintasan. Lintasan pertama tidak memerlukan oksigen dan disebut anaerobic metabolism. Lintasan ini disebut glikolisis dan terjadi dalam sitoplasma diluar mitokondria. Selama glikolisis , gula dipecah menjadi piruvat. Makanan lain seperti lemak dapat juga dipecah untuk digunakan sebagai bahan bakar. Setiap reaksi didisain untuk menghasilkan beberapa ion hydrogen (elektron) yang dapat digunakan untuk membuat paket energi (ATP). Tetapi hanya 4 molekul ATP dapat dibuat oleh satu molekul glukosa melalui lintasan ini. Oleh karena itu mitokondria dan oksigen menjadi penting. Proses pemecahan perlu dilanjutkan dengan siklus Kreb’s di dalam mitokondria untuk memperoleh cukup ATP untuk melangsungkan fungsi-fungsi sel.

Piruvat dibawa ke dalam mitokondria dan dikonversikan menjadi Acetyl Co-A yang memasuki siklus Kreb’s. Reaksi pertama ini menghasilkan carbon dioxide karena melibatkan pengeluaran satu karbon dari piruvat.

Bagaimana siklus Kreb’s bekerja?

Siklus Kreb’s juga disebut citric acid cycle berfungsi untuk mendapatkan sebanyak-banyaknya lektron dari makanan yang dimakan. Elektron ini (dalam bentuk ion hidrogen) digunakan untuk mengendalikan pompa yang menghasilkan ATP. Energi yang dibawa ATP selanjutnya digunakan untuk semua macam fungsi selular seperti pergerakan, transport, keluar dan masuknya produk, pembelahan, dan lain-lain.

Untuk melakukan siklus Kreb’s cycle, beberapa molekul penting diperlukan. Pertama, diperlukan piruvat yang dibuat melalui glikolisis dari glukosa. Kemudian diperlukan molekul carrier untuk electron. Terdapat dua tipe molekul yaitu nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) dan flavin adenine dinucleotide (FAD+). Molekul ketiga yang diperlukan adalah oxygen.

Piruvat adalah molekul dengan 3 karbon. Setelah memasuki mitokondria, piruvat dipecah menjadi molekul dengan 2 karbon oleh enzim khusus. Reaksi ini melepaskan karbon dioksida. Molekul dengan 2 karbon disebut Acetyl CoA dan molekul ini memasuki siklus Kreb’s dengan cara bergabung dengan molekul 4 karbon yang disebut oxaloacetate. Ketika dua molekul ini bergabung , menghasilkan molekul 6 karbon yang disebut citric acid (2 karbon + 4 karbon = 6 karbon). Hal inilah yang menyebabkan siklus Kreb juga disebut siklus Citric acid. Citric acid kemudian dipecah dan dimodifikasi, dan melepaskan ion hidrogen dan molekul karbon. Molekul karbon digunakan untuk membuat karbon dioksida dan ion hidrogen ditangkap oleh NAD dan FAD. Proses ini kembali menghasilkan oxaloacetate.

Fosforilasi oksidatif

Saat ion hidrogen atau elektron diambil dari sebuah molekul, maka molekul dikatakan dioksidasi. Ketika ion hidrogen atau elektron diberikan kepada sebuah molekul maka molekul tersebut direduksi. Saat molekul fosfat ditambahkan kepada sebuah molekul, maka molekul tersebut dikatakan difosforilasi. Jadi fosforilasi oksidatif berarti proses yang melibatkan penghilangan ion hidrogen dari satu molekul dan penambahan molekul fosfat ke molekul lainnya.
Pada siklus Kreb, ion hidrogen atau elektron diberikan kepada dua molekul carrier. Mereka ditangkap oleh NAD atau FAD dan molekul pembawa ini akan menjadi NADH dan FADH (karena membawa ion hidrogen).

Elektron-elektron ini dibawa secara kimia ke sistem respirasi atau rantai transport electron yang terdapat di Krista mitokondria. NADH dan FADH secara esensial berfungsi sebagai pengangkut dari satu kompleks ke kompleks yang lain. Di setiap situs sebuah pompa proton mentransfer hidrogen dari satu sisi membrane ke yang lainnya. Hal ini menghasilkan sebuah gradient melintasi membrane dalam dengan konsentrasi hydrogen yang lebih tinggi pada ruang interkrista (ruang antara membrane dalam dan membrane luar). Elektron dibawa dari satu kompleks ke kompleks yang lain oleh ubiquinone dan cytochrome C.

Cytochrome oxidase kompleks mengkatalisis transfer elektron ke oksigen menjadi air. Pompa chemiosmotic menghasilkan gradient proton electrochemical melewati membrane yang digunakan untuk menjalankan “energy producing machine” yaitu ATP synthase.
Proses ini memerlukan oksigen sehingga disebut “aerobic metabolism”. ATP synthase menggunakan energy dari gradient ion hydrogen (juga disebut proton) untuk membentuk ATP dari ADP dan fosfat. Juga menghasilkan air dari hidrogen dan oksigen.

Sel Komunikasi

2009-11-15T06:20:00.000-08:00

Organisme haruslah mampu berkomunikasi. Umumnya komunikasi dilakukan untuk memediasi perkawinan atau ‘mating’. Dengan perkembangan organisme multiseluler, kelompok sel yang berbeda memiliki fungsi yang berbeda dan menjadi penting bagi sel untuk mengkomunikasikan banyak aspek hidupnya. Beberapa kelompok sel juga berperan dalam memgontrol tingkah laku kelompok sel lain.

Terdapat tiga tipe intercellular signaling :

* Parakrin – Sel mengsekresikan substansi yang mempengaruhi sel lain di sekitarnya
* Sinaptik – Pensinyalan pada sel saraf dimana sel saraf melepaskan molekul neurotransmitter ke sinapsis
* Endokrin/Hormonal – Sel di satu bagian tubuh mengirimkan hormon melalui aliran darah untuk mempengaruhi bagian lain

Melihat pembagian tipe diatas, jelas bahwa tipe signaling interseluler didefinisikan juga berdasarkan jarak antara sel yang sel yang menghasilkan dengan sel target.

Signaling interseluler juga dapat diklasifikasikan berdasarkan cara molekul pada sel penghasil sinyal mempengaruhi sel target. Hal ini disebut ‘modes of intercellular communication’ yang dapat dibedakan menjadi:

* Komunikasi melalui molekul yang dapat berdifusi
* Komunikasi melalui kontinuitas seluler
* Komunikasi melalui kontak sel
* Komunikasi melalui matriks ekstraseluler

Molekul yang dapat berdifusi: Reseptor permukaan

* Molekul yang larut dalam air (tidak dapat berdifusi melalui lipid bilayer)
* Contoh : hormon peptida & growth factors; neurotransmitters
* Mengatur fisiologi sel dalam jangka pendek, mengatur aktivitas gendalam jangka panjang
* Mengarah pada intracellular signaling dengan melibatkan ion kalsium, cAMP, fosforilasi protein, dll.

Molekul yang dapat berdifusi: Reseptor intraseluler

* Molekul yang larut dalam lipid yang dapat berdifusi melewati lipid bilayer
* Misalnya hormone sex: estrogen & progesteron; pheromon

Kontinuitas Seluler
1. Yang tidak terspesialisasi:
-plasmodesmata pada tumbuhan dan koneksi antara sel yang membelah pada perkembangan embrio awal;
-dapat sangat besar pada tanaman sehingga sering organel sel dapat lewat dari sel yang satu ke sel lainnya.

2. Yang terspesialisasi:
-merupakan Gap Junctions yang mengijinkan terjadiny
a coupling elektrik atau fisiologis sel melalui difusi interseluler molekul-molekul kecil (seperti ion, cAMP, cGMP, dll.)

Komunikasi dimediasi oleh adanya kontak
• Adhesi sel menyebabkan terjadinya respon seluler

Dimediasi ECM (ekstraseluler matriks)
Matrik ekstraseluler berpengaruh terhadap cara sel menjalani kehidupannya dan bagaimana sel berkomunikasi dengan sel lainnya.

* Matriks ekstraseluler terdapat di antara semua sel dan jaringan
* Merupakan network proteins & karbohidrat
* Terspesialisasi sebagai lamina basal, membrane basal
* Mengatur komunikasi interseluler

Transduksi sinyal melalui reseptor permukaan

Ketika sebuah ligan yang tidak permeable terhadap membrane (misal hormone peptida) berikatan dengan reseptor, maka akan mengaktifkan reseptor tersebut. Aktivasi ini biasanya melibatkan perubahan formasi protein. Perubahan ini memiliki implikasi yang berbeda tergantung pada ligan dan reseptor. Misalnya dapat menyebabkan reseptor/ligan berikatan dengan protein lain (misalnya enzim) menyebabkan kompleks reseptor teraktivasi. Kompleks reseptor yang teraktivasi selanjutnya mengaktifkan efektor (enzim) yang mengakibatkan perubahan fisiologi sel. Atau dapat langsung mengakibatkan aktivasi faktor transkripsi yang mengatur aktivitas gen.

Tipe reseptor permukaan
Terdapat beberapa tipe reseptor permukaan yaitu:

* Reseptor yang berhubungan dengan ion channel
* Resptor yang berkaitan dengan G-Protein
* Reseptor yang berhubungan dengan tirosin kinase

Reseptor yang berhubungan dengan ion channel
Pada tipe ini reseptor adalah sebuah ion channel. Ligan berikatan pada reseptor dan membuka channel. Akibatnya ion mengalir ke dalam sel, berikatan dengan berbagai protein dan mengaktifkan berbagai protein.

G-Protein Coupled Receptor (GPCR)
Reseptor ini juga disebut G-Protein Linked Receptor (GPLR). Pada tipe ini reseptor menggunakan G protein sebagai intermediet. Ligan berikatan dengan reseptor membentuk Ligand/Receptor complex binds G protein. G protein diaktifkan dan berikatan dengan efektor (dapat berupa enzim). Selanjutnya enzim menjadi aktif.

Proteins dan Siklus G protein
G protein berada pada membrane sel dan memediasi fungsi G protein linked receptors (GPCRs). G protein merupakan heterotrimeric karena terdiri dari tiga subunit yang berbeda. Subunit-subunit tersebut adalah α, β, γ. Subunit α merupakan komponen enzimatik. Subunit ini mengikat GTP dan menghidrolisisnya menjadi GDP. Subunit β dan γ tetap berikatan satu sama lain dan berasosiasi dengan subunit α saat berikatan dengan GDP.

Tipe G protein linked receptors ini berupa protein membrane yang bekerjasama dengan protein G dan protein lainnya, biasanya sebuah enzim (atau disebut juga efektor). Jika tidak ada molekul sinyal ekstraseluler spesifik untuk reseptor, protein berada dalam keadaan tidak aktif. Protein G inaktif memiliki satu molekul GDP yang terikat padanya. Jika molekul sinyal terikat pada reseptor, reseptor akan berubah bentuk sehingga reseptor ini mengikat dan mengaktifkan G protein. Satu molekul GTP menggantikan GDP pada protein G. Protein G aktif mengikat dan mengaktifkan enzim dan memicu langkah selanjutnya dalam jalur dan menghasilkan respon sel. Protein G kemudian mengkatalis hidrolisis GTP dan melepaskannya dari enzim, sehingga siap digunakan kembali.
Reseptor tirosin kinase

Reseptor untuk faktor pertumbuhan sering berupa reseptor tirosin kinase yaitu salah satu kelas reseptor membrane plasma yang dicirikan dengan adanya aktivitas enzimatik. Bagian dari protein reseptor pada sisi sitoplasmik membrane berfungsi sebagai enzim yang disebut tirosin kinase yang mengkatalisis transfer gugus fosfat dari ATP ke asam amino tirosin pada protein substrat. Reseptor tirosin kinase merupakan reseptor membrane yang melekatkan fosfat ke protein tirosin.

Sebelum molekul sinyal terikat, reseptor merupakan polipeptida tunggal. Pengikatan molekul sinyal pada reseptor tidak mengakibatkan perubahan konformasi untuk mengaktifkan sisi sitoplasmik secara langsung. Aktivasi terjadi karena pengikatan ligan menyebabkan dua polipeptida mengumpul membentuk dimer. Pengumpulan ini mengaktifkan tirosin kinase dari kedua polipeptida yang kemudian memfosforilasi tirosin pada ekor polipeptida lainnya

Membran Sel

2009-11-15T06:19:00.000-08:00

Struktur membran

Membran plasma sering disebut sebagai batas kehidupan karena membatasi sel. Bahan penyusun utama membran adalah lipid dan protein. Membran sel merupakan lapisan ganda (bilayer) yang terdiri dari lipid dan protein. Model yang digunakan untuk penyusunan molekul-molekul membran sel adalah model mosaik fluida. Pada model ini protein membran terdispersi dan secara individual disisipkan ke dalam bilayer fosfolipid dan hanya daerah-daerah hidrofiliknya yang menonjol cukup jauh dari bilayernya yang dipaparkan ke air. Membran merupakan mosaik molekul protein yang terapung pada bilayer fluida yang terdiri dari fosfolipid-fosfolipid sehingga diistilahkan dengan model mosaik fluida.

Terdapat dua populasi utama protein membran. Protein integral umumnya merupakan protein transmembran dengan daerah hidrofobik yang seluruhnya membentang sepanjang interior hidrofobik membran tersebut. Daerah hidrofobik protein integral terdiri atas satu atau lebih rentangan asam amino nonpolar yang biasanya bergulung menjadi heliks-α. Ujung hidrofilik molekul ini dipaparkan ke larutan aqueous pada kedua sisi membrane. Protein peripheral tidak tertanam dalam lipid bilayer. Protein ini terikat secara longgar pada permukaan membrane atau pada bagian protein integral yang terpapar.

Karbohidrat pada membran

Pengenalan sel dilakukan dengan cara memberi kunci pada molekul permukaan. Molekul tersebut seringkali berupa karbohidrat pada membrane plasma. Karbohidrat membran biasanya berupa oligosakarida bercabang dengan kurang dari 15 satuan gula. Beberapa oligosakarida secara kovalen terikat dengan lipid dan membentuk glikolipid. Sebagian besar oligosakarida terikat secara kovalen dengan protein dan disebut glikoprotein.

Membran sel menjaga komponen-komponen sel tetap terisolasi dari lingkungan luar. Membran sel juga berfungsi sebagai media komunikasi antara sel dengan lingkungan. Membran biologi membatasi organel-organel. Di dalam sel, endoplasmic reticulum, golgi, lysosomes, vesicles dan vakuola dikelilingi oleh membrane biologi tunggal. Mitokondria dan nukleus dikelilingi oleh dua lapis membrane. Membrane sel terlibat dalam pengaturan aliran material ke dalam dan keluar sel dan memediasi komunikasi interselular, adhesi dan fungsi-fungsi lain.

Membran sel bersifat permeable terhadap ion dan molekul polar spesifik. Substansi hidrofilik menghindari kontak dengan bilayer lipid dengan cara melewati protein transport yang melintangi membrane. Beberapa fungsi protein membrane adalah (Campbell et al., 2000):

1. Protein yang membentang membrane memberikan suatu saluran hidofilik melintasi membrane yang bersifat selektif untuk zat terlarut tertentu. Hidrolisis ATP dilakukan oleh beberapa protein transport untuk memompa bahan melintasi membrane secara aktif.
2. Protein yang berada di dalam membrane mungkin berupa enzim dengan sisi aktifnya yang dipaparkan ke zat-zat pada larutan sebelahnya.
3. Protein membran mungkin memiliki tempat pengikatan dengan bentuk spesifik yang sesuai dengan bentuk-bentuk mesenjer kimiawi, seperti hormone. Sinyal dapat menyebabkan perubahan konformasi protein yang menyalurkan pesan ke bagian dalam sel.
4. Protein membran dari sel-sel bersebelahan mungkin dikaitkan bersama-sama dalam berbagai bentuk junction.
5. Beberapa glikoprotein berfungsi sebagai label identifikasi yang secara khusus dikenali oleh sel lain.
6. Mikrofilamen atau elemen lain sitoskeleton mungkin terikat ke protein membran. Hal ini merupakan suatu fungsi yang membantu memperahankan bentuk sel dan menetapkan lokasi protein membrane tertentu. Protein yang mendekat ke matriks ekstraseluler dapat mengkoordinasikan perubahan ekstraseluler dan intraseluler.

Difusi merupakan suatu peristiwa akibat gerak termal. Gerak termal adalah energi kinetic intrinsic yang dimiliki molekul. Pada difusi dalam ketiadaan gaya-gaya lain, suatu substansi akan berdifusi dari tempat yang konsentrasinya tinggi ke tempat yang konsentrasinya lebih rendah. Setiap substansi akan berdifusi menuruni gradient konsentrasinya. Peristiwa difusi desebut transport pasif, karena sel tidak harus mengeluarkan energi. Gradien konsentrasi itu sendiri merupakan energi potensial yang mengarahkan difusi.

Larutan hipertonik adalah larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang lebih tinggi. Sedangkan larutan dengan zat terlarut lebih rendah disebut hipotonik. Larutan dengan konsentrasi zat terlarut yang sama disebut isotonik. Difusi air melintasi membran permeable selektif merupakan suatu peristiwa osmosis. Air berdifusi melewati membran dari larutan hipotonik ke larutan hipertonik.

Sebagian protein transport dapat memindahkan zat terlarut melawan gradient konsentrasinya melintasi membrane plasma dari satu sisi yang konsentrasi zat terlarutnya kurang ke sisi yang konsentrasi zat terlarutnya lebih tinggi. Proses ini memerlukan energy dan disebut transport aktif.
Kerja transport aktif dilakukan oleh protein spesifik yang tertanam dalam membran. ATP menyediakan energy untuk sebagian besar transport aktif. ATP mentransfer gugus fosfat terminalnya langsung ke protein transport. Hal ini menyebabkan protein mengubah konformasinya agar bisa mentranslokasikan suatu zat terlarut yang terikat pada protein ini melintasi membran.