praktikum biodas i 2012-2013_petunjuk praktikum.pdf

Biologi Dasar I-2013/2014

1

PETUNJUK PRAKTIKUM

MATA KULIAH

BIOLOGI DASAR I PROGRAM STUDI BIOLOGI

Semester Gasal 2013/2014

Penyusun:

Ardhini R Maharning, MSc, PhD

Yulia Sistina, MSc, PhD

PROGRAM STUDI S1 BIOLOGI

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

PURWOKERTO

2013


2

Jadwal Praktikum Biologi Dasar I

No Waktu Acara Praktikum Substansi Tempat

1 Asistensi Praktikum Penjelasan tata tertib dan

materi serta metoda

praktikum

2

Acara 1. Mikroskop (3.5%) - Mengenal mikroskop Lab.

Pengajaran I

3

Acara 2. Sel 1: Struktur Sel

(3%)

- Membedakan sel

prokariotik dari sel

eukariotik

- Membedakan sel

hewan dari sel

tumbuhan

Lab.

Pengajaran I

4 Acara 3. Sel 2: Aktivitas

Sel (5%)

- Menyusun hipotesis

(eksperimen)

- Mengamati aktivitas

sel – membran plasma

(hipertonik dan

hipotonik)

Lab.

Pengajaran I

5 Acara 4. Mekanisme

Evolusi 1: Gene Pool (4%)

- Menyusun ”research

question”

- Mengambil data alel

dalam populasi

- Membahas frekuensi

alel

Lab.

Pengajaran I

6 Acara 5. Mekanisme Teori

Evolusi 2: Perkerabatan

Organisme (5%)

- Menyusun ”research

question”

- Mengenali

perkerabatan

organisme

Lab.

Pengajaran I

7 Responsi (3%) Teori dan pengamatan Lab.

Pengajaran I

8 Tutorial 3 Acara BioMol

dan BioSel, Bioteknologi,

Mekanisme Evolusi (4.5%)

Memahami konsep-

konsep melalui tayangan

animasi, latihan dan

diskusi

Lab.

Pengajaran I

Komponen penilaian praktikum dari total bobot 30% terdiri atas:

1. Laporan Praktikum (5 acara) (22.5%)

2. Responsi: Teori dan Pengamatan Lab (3%)

3. Tutorial (3 acara) (4.5%)


3

TATA TERTIB PRAKTIKUM

1. Mahasiswa peserta praktikum (praktikan) sudah berada di ruang praktikum lima

menit sebelum praktikum dimulai.

2. Kartu praktikum selalu dibawa pada saat melaksanakan aktivitas yang

berhubungan dengan praktikum dan diserahkan kepada Dosen setelah diisi acara

dan tanggal kegiatan yang diikuti.

3. Selama melaksanakan praktikum, praktikan mengenakan jas laboratorium.

4. Dalam praktikum, praktikan melaksanakan acara praktikum sesuai petunjuk

praktikum dan arahan Dosen.

5. Dalam kegiatan praktikum berkelompok, masing-masing individu mencatat hasil

kerja kelompoknya dan laporan ditulis dalam bahasa sendiri. (Jika ditemukan

laporan yang menunjukkan adanya saling mencontoh, maka akan dikenai

sangsi)

6. Selesaikanlah ”Tugas: Kerjakan sebelum Anda hadir di lab” sebelum Anda

memasuki lab

7. Setelah selesai menjalankan praktikum, pekerjaan wajib diserahkan pada Dosen

untuk mendapatkan pengesahan (setiap kelompok mendapatkan Dosen yang

tetap).

8. Tiap selesai acara praktikum dan setelah mendapat pengesahan, kartu praktikum

diambil kembali untuk acara berikutnya (butir no.2)

9. Apabila berhalangan hadir, mahasiswa harus menunjukkan bukti-bukti yang sah

dan kuat mengenai alasan ketidakhadiran. Hanya alasan yang kuat yang dapat

diterima. Pelaksanaan praktikum susulan akan ditentukan kemudian.

10. Penggunaan sarana dan peralatan praktikum harus dilakukan secara berhati-hati

dan mengikuti prosedur. Jika terdapat kerusakan alat karena kelalaian atau tidak

mengikuti prosedur, maka biaya perbaikan dan atau penggantiannya dibebankan

pada praktikan atau kelompok atau rombongan praktikum secara bersama,

tergantung kasusnya.

11. Laporan praktikum dinilai sesuai jadwal yang ditentukan

12. Hal-hal mengenai tata tertib lainnya akan diumumkan kemudian oleh

koordinator/Dosen praktikum


4

Kompetensi Praktikum

No Kompetensi Praktikum Acara

1. • Mahasiswa menyepakati praktikum Biologi Dasar I

selama satu semester

• Mahasiswa mengetahui tata tertib dan keseluruhan tugas

praktikum Biologi Dasar I selama satu semester

Asistensi

2. Mahasiswa mampu mengenal bagian-bagian penting

mikroskop; mengenal kekuatan resolusi mikroskop; mengenal

kemampuan mikroskop membesarkan obyek dan lapang

pandang; menggunakan mikroskop dengan benar

Mikroskop

3. Mahasiswa mampu membedakan sel prokariot dari sel

eukariot (tumbuhan dan hewan)

Sel 1: Struktur Sel

4. Mahasiswa mengenal berbagai macam sel dan mengenal

bagian-bagian sel

Sel 1: Struktur Sel

5. Mahasiswa mampu menggunakan metode ilmiah (menyusun

hipotesis, melakukan percobaan, membuat kesimpulan)

Sel 2: Aktivitas Sel

6. Mahasiswa mengamati dan melaporkan aktivitas sel (respon

sel terhadap lingkungan luar)

Sel 2: Aktivitas Sel

7. Mahasiswa mampu merumuskan pertanyaan ilmiah Mekanisme Evolusi 1

dan 2: Gene Pool; dan

Perkerabatan

Organisme

8. Mahasiswa mampu berargumentasi ilmiah, bekerja

berkelompok dan sendiri, serta mengambil keputusan

bersama

Mekanisme Teori

Evolusi 1 dan 2: Gene

Pool; Perkerabatan

Organisme

9. Mahasiswa mampu menerangkan konsep dasar Biologi Sel,

Biologi Molekuler dan Mekanisme Evolusi

Tutorial


5

Bentuk Investigasi dalam Mempelajari Alam

Para ilmuwan menggunakan dua bentuk umum investigasi (inqury) dalam

mempelajari alam. Inquiry merupakan jantung sains dalam mencari informasi dan

penjelasan, serta seringkali terfokus pada pertanyaan yang spesifik. Tidak terdapat

metode ilmiah tunggal dengan aturan-aturan yang secara ketat harus diikuti oleh para

peneliti di dalam menjawab pertanyaan ilmiah yang diajukan dalam investigasi. Namun

demikian, secara umum terdapat metode ilmiah tertentu yang dilakukan. Metode ini

terdiri atas lima langkah utama, yaitu (i) pengamatan, (ii) perumusan masalah, (iii)

penyusunan hipotesis, (iv) prediksi, (v) pengujian.

Para ilmuwan menggunakan dua tipe investigasi ilmiah yaitu discovery science

dan hypothesis-based science. Discovery science sebagian besar adalah deskripsi

alamiah sedangkan hypothesis-based science sebagian besar adalah penjelasan alamiah.

Sebagian besar dari investigasi ilmiah menggunakan kombinasi kedua pendekatan

tersebut.

Discovery Science

Discovery science, disebut juga sains deskriptif, mendeskripsikan struktur alamiah

dan prosesnya seakurat mungkin melalui observasi yang cermat dan analisis data.

Sebagai contoh, menyusun pemahaman tentang struktur sel dan database genome dari

berbagai spesies dilakukan melalui pendekatan discovery science.

Tipe Data. Observasi adalah penggunaan indra untuk memeperoleh informasi, secara

langsung atau tidak langsung menggunakan bantuan peralatan seperti mikroskop (untuk

memperjelas indra). Observasi yang didokumentasikan disebut data. Dengan kata lain,

data adalah komponen infromasi yang menjadi dasar dari investigasi ilmiah.

Istilah data memberikan konotasi angka, namun data juga bersifat kualitatif dalam

bentuk rekaman deskripsi dan bukan ukuran dalam angka. Sebagai contoh, Jane Goodall

menghabiskan beberapa dekade untuk merekam observasi yang dilakukannya pada

tingkah laku simpanse selama penelitian lapangan di hutan Gambia, Africa. Jane juga

mendokumentasikan observasinya dalam bentuk foto dan film. Bersamaan dengan

pengambilan data kualitatif ini, Jane juga mengumpulkan data kuantitatif dalam

pengamatan tingkah laku simpanse.

Induksi dalam Discovery Science. Discovery science dapat mengarahkan

pengambilan kesimpulan berdasarkan logika yang disebut induksi. Melalui induksi,

generalisasi diambil berdasarkan sejumlah besar observasi yang bersifat spesifik. Sebagai

contoh, “semua organisme tersusun atas sel”, yang generalisasinya didasarkan pada

penemuan para biolog selama dua abad terhadap spesimen biologi yang diamati dibawah

mikroskop. Observasi yang cermat dan teliti serta analisis data dari discovery science

bersama dengan induksi merupakan dasar terhadap pemahaman tentang alam.


6

Hypothesis-based Science

Observasi dan induksi dari discovery science memotivasi para ilmuwan dalam

mencari penjelasan dan penyebab terjadinya suatu fenomena alam. Sebagai contoh,

apakah yang menyebabkan akar tanaman tumbuh ke bawah sedangkan batang tumbuh ke

atas? Di dalam sains, investigasi pada umumnya memerlukan penyusunan dan pengujian

hipotesis.

Peran hipotesis dalam investigasi ilmiah. Di dalam sains, hipotesis adalah

jawaban tentatif terhadap sebuah pertanyaan yang berkerangka jelas. Hipotesis pada

umumnya merupakan dugaan terpelajar yang didasarkan pada pengalaman dan data yang

disediakan oleh discovery science. Hipotesis ilmiah mengarah pada prediksi yang bisa

diuji dengan cara melakukan tambahan observasi atau melakukan eksperimen.

Kita semua menggunakan hipotesis dalam memecahkan masalah sehari-hari.

Sebagai contoh, senter Anda tidak menyala pada saat Anda butuhkan karena terjadi

pemadaman listrik pada malam hari (observasi). Pertanyaannya adalah:

Mengapa senternya tidak menyala?

Terdapat dua hipoteses berdasarkan pengalaman Anda yaitu

(1) batu baterai di dalam senter tersebut sudah mati,

(2) lampu pada senter sudah mati.

Tiap-tiap hipotesis tersebut mengandung prediksi yang bisa diuji dengan percobaan.

Hipotesis batu baterai mati memprediksi jika batu baterai diganti maka masalah akan

terpecahkan. Figure 1.24 menyajikan diagram dari investigasi senter. Hypothesis-based

science berawal dari kecenderungan manusia untuk memecahkan masalah dengan trial

dan error.


7

Deduksi: Logika dalam hypothesis based science (“Jika.....maka”). Suatu tipe logika

yang disebut deduksi dibangun di dalam hypothesis-based science. Deduksi berlawanan

dengan induksi. Dalam deduksi, logika mengalir dari arah yang berlawanan, dari umum

(general) ke spesifik. Sebagai contoh,

jika seluruh organisme tersusun dari sel-sel (premise 1),

dan manusia adalah organisme (premise 2),

maka manusia tersusun tas sel-sel (prediksi deduktif tentang kasus spesifik).

Didalam hypothesis-based science, deduksi pada umumnya mengambil bentuk prediksi

dari hasil suatu eksperimen atau observasi yang akan didapatkan apabila premise yang

diajukan benar. Hipotesis kemudian diuji dengan eksperimen atau observasi untuk

melihat jika hasilnya seperti yang diprediksikan. Pengujian deduksi ini mengambil

bentuk logika “If... Then” (“Jika... Maka”). Dalam kasus senter diatas, hipothesis yang

disusun lengkap menjadi: Jika hipotesis batu baterai mati adalah benar dan Anda

mengganti batu baterai dengan yang baru, maka senter akan menyala.


8

Acara 1. Mikroskop

“Walaupun Anda bekerja berkelompok, Anda bertanggung jawab

atas pekerjaan dan tugas Anda sendiri.

Pergunakanlah kalimat yang Anda susun sendiri untuk menghindari plagiasi”

Acara ini memiliki tujuan bahwa setelah melaksanakan praktikum mahasiswa

mampu mengamati, mencatat dan menggunakan mikroskop dengan benar. Tujuan khusus

pembelajaran yang ingin dicapai mencakup (i) pengenalan bagian-bagian penting

mikroskop, (ii) pengenalan kekuatan resolusi mikroskop, (iii) pengenalan kemampuan

membesarkan obyek dan lapang pandangnya, serta (iv) penggunaan mikroskop dengan

baik dan benar.

Mikroskop

Mikroskop adalah alat laboratorium yang paling banyak dikenal dan digunakan,

namun sedikit sekali yang mengetahui tentang mikroskop. Terdapat bermacam-macam

jenis mikroskop tetapi mikroskop yang digunakan dalam praktikum di laboratorium

adalah mikroskop cahaya yang disebut juga mikroskop bright-field atau mikroskop

gabungan. Mikroskop cahaya yang pertama kali dikembangkan hanya terdiri atas

rangkaian lensa yang saling berdekatan. Sekarang rangkaian lensa tersebut telah

dikembangkan dengan menggabungkan beberapa lensa yang letaknya memiliki jarak satu

sama lain sehingga disebut compound microscope.

Secara prinsip mikroskop cahaya terdiri atas :

- kondenser yang berfungsi untuk memfokuskan cahaya pada spesimen yang diamati

- meja benda berfungsi untuk meletakkan spesimen

- diafragma

- lensa obyektif yaitu lensa yang menghadap spesimen

- lensa okuler yaitu lensa yang menghadap mata pengamat

- tombol penggeser spesimen

- tombol makrometer

- tombol mikrometer

Kemampuan lensa atau sistem optik mikroskop dalam menunjukkan detail obyek

yang berdekatan satu sama lain disebut kemampuan resolusi. Kemampuan resolusi mata

normal tanpa alat bantu adalah 0.1 mm. Mikroskop cahaya memiliki kemampuan resolusi

hingga 0,1 µm. Hal ini berarti dua titik berjarak 0,1 µm dapat dibedakan oleh mikroskop

sebagai dua titik. Dengan kata lain kekuatan resolusi (D) mikroskop cahaya tersebut

adalah 0,1 µm. Besarnya D tergantung pada komponen fisik lensa mikroskop (yang

terbuat dari gelas pada mikroskop cahaya), numerical aperture (NA), dan panjang

gelombang (λ) penyinaran yang digunakan. Jika NA meningkat karena pengaruh sudut masuknya cahaya oleh lensa gelas maka kemampuan lensa mengumpulkan sinar, juga

meningkat.


9

Batasan kemampuan resolusi dapat dihitung dengan rumus:

D = 0,61λ

NA

Konstanta 0,61 dalam rumus tersebut berasal dari perhitungan defraksi yang terjadi dalam

sistem optik.

Dengan rumus yang demikian, panjang gelombang pendek (misalnya sinar biru

ungu) akan memberikan resolusi yang lebih baik daripada sinar dengan panjang

gelombang lebih panjang (misalnya sinar tampak merah). Seperti diketahui bahwa

elektron memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek dibandingkan dengan

foton, sehingga tidak heran jika kemampuan resolusi mikroskop elektron ribuan kali jauh

lebih tinggi dibanding dengan mikroskop cahaya.

Tingkatan resolusi tergantung tidak hanya pada sistem optik tetapi juga

tergantung pada panjang gelombang cahaya yang masuk ke sistem dan faktor lain seperti

ketebalan spesimen. Oleh karena itu, untuk meningkatkan resolusi atau ketajaman obyek

yang diamati seringkali mikroskop dilengkapi dengan filter, yaitu alat yang dapat

menyerap panjang gelombang tertentu dan meneruskan panjang gelombang tertentu

lainnya dari suatu sinar. Gambaran spesimen hasil perbesaran lensa obyektif (dibantu

kondenser dan filter untuk pengolahan sinar) yang menghasilkan resolusi tertentu

selanjutnya diperbesar lagi oleh lensa okuler tanpa meningkatkan resolusinya.

Terdapat juga jenis mikroskop cahaya yang dapat menunjukkan kontras yang baik

terhadap spesimen segar/sel/jaringan yang tidak diwarnai. Jenis mikroskop ini adalah

mikroskop fase kontras (phase contrast microscope) yang tepat digunakan untuk

mengamati sel-sel hidup. Jenis mikroskop lain yang juga baik untuk pengamatan

spesimen segar disebut interference microscope. Mikroskop ini merupakan hasil

modifikasi phase contrast microscope dan differential interference microscope. Jenis

tersebut dapat dilihat pada obyektif mikroskop cahaya dan tertulis pada lensa

obyektifnya. Bila tertulis DIC berati differential interference bila tertulis Ph berarti jenis

fase kontras, dapat juga tertulis PLAN/APlan yang semuanya menunjukkan kemampuan

obyektif dalam menghasilkan resolusi. Terdapat jenis mikroskop lain yaitu mikroskop

flouresen yang dapat mendeteksi molekul yang mengeluarkan cahaya flouresen, yaitu

cahaya dengan panjang gelombang yang dapat dilihat apabila dipancarkan ke suatu

sumber sinar ultra violet. Jadi mikroskop flouresen dilengkapi dengan filter ultra violet

untuk dapat meneruskan pancaran flourescen dari spesimen sehingga dapat dilihat.

Mikroskop ultra violet adalah jenis mikroskop yang membutuhkan sumber sinar ultra

violet (UV) dan tergantung pada penyerapan sinar ultra violet oleh molekul dalam

spesimen. Mikroskop UV secara prinsip bekerja tidak berbeda dengan spektrofotometer,

tetapi hasil kerjanya dapat direkam dalam bentuk foto. Jenis lain mikroskop cahaya

adalah mikroskop polarisasi, yaitu modifikasi sederhana mikroskop cahaya dimana sinar

polarisasi dilewatkan spesimen dan polarisasi lainnya digunakan sebagai rotator untuk

mendeteksi orientasi molekul dalam spesimen. Jenis mikroskop yang tidak menggunakan

sumber cahaya untuk menghasilkan resolusi spesimen adalah mikroskop elektron yang


10

menggunakan elektron sebagai ganti sinar untuk menghasilkan gambaran spesimen yang

dibesarkan.

Mikroskop cahaya, tergantung jenis dan kemampuannya, dapat membesarkan

obyek 1000 kali atau tertinggi 2000 kali. Mikroskop elektron dapat membesarkan

spesimen 100 000 hingga 200 000 kali. Spesimen yang dapat diamati di bawah

mikroskop cahaya harus tipis, agar sinar dapat menembus spesimen yang diamati. Ketika

sinar menembus spesimen, sistem optik mikroskop akan meneruskan dan/atau

mengubahnya sesuai dengan indek biasnya sehingga dihasilkan kontras yang

menunjukkan detail spesimen yang diperbesar gambarannya oleh sistem optik mikroskop.

Perbesaran mikroskop ditunjukkan oleh kemampuan lensa-lensa pembesar yang

menyusun mikroskop. Jadi kemampuan mikroskop membesarkan obyek adalah

perbesaran atau penambahan penampakan ukuran obyek dilihat dengan mikroskop

dibandingkan dengan ukuran aslinya dilihat tanpa mikroskop.

Sebagai akibat kemampuan membesarkan, luas area lapang pandang atau luas

area yang dapat diamati mata pada satu lapang pandang menjadi terpengaruh. Semakin

tinggi suatu perbesaran maka semakin sempit pula area lapang pandang mata dalam satu

pengamatan.

Mikroskop cahaya tidak dapat menghasilkan kontras yang baik pada spesimen

segar dan oleh karena itu untuk memperoleh kontras yang lebih baik digunakan pewarna

jaringan spesimen. Mikroskop cahaya adalah alat yang baik untuk membesarkan dan

mengamati detail obyek yang perlu diamati.

Cara Menggunakan Mikroskop

Perhatikan dan praktekkanlah cara menggunakan mikroskop yang akan Anda

gunakan secara rutin dalam pembelajaran di Program Studi Biologi. Hal ini sangat

penting karena kesalahan cara menggunakan akan memberikan hasil yang dapat berakibat

fatal.

Berikut adalah tahap-tahap mendapatkan gambaran yang baik melalui mikroskop:

1. Letakkan spesimen dengan benar dan fokuskan

2. Dekatkan diafragma sedekat mungkin

3. Cari fokus kondenser dengan cara naik turun (atau buka tutup) hingga diperoleh garis

lapang pandang diafragma yang paling tajam

4. Pusatkan lapang pandang diafragma dengan pengatur pada kondenser bawah,

kemudian buka diafragma hingga seluruh area lapang pandang dapat diamati

5. Pindahkan eyepiece dan amati lingkaran penyinaran dengan radius secara proposional

ke kemampuan obyektif, apabila kondenser didekatkan garis batas penyinaran akan

muncul di daerah lingkaran ini.

6. Setting di atas akan memberikan kombinasi terbaik antara resolusi dan kontras yang

diperlukan.

7. Mikroskop siap digunakan untuk pengamatan dengan baik


11

Jika Anda memfokus specimen, ikutilah cara berikut:

1. Gunakanlah obyektif perbesaran lemah terlebih dahulu

2. Putar pengatur obyektif sehingga perbesaran lemah berada tepat di atas kondenser

3. Putar tombol makrometer pelan-pelan turun ke arah spesimen dan bukalah diafragma

4. Melalui lensa okuler temukan bayangan yang terbaik dengan memutar makrometer

lalu pertajam fokus dengan menggunakan tombol mikrometer

5. Setelah fokus diperoleh gunakan tombol penggeser spesimen sehingga terlihat bagian

yang dicari atau diamati.

Catatan Penting

1. Gunakan perbesaran yang paling lemah terlebih dahulu

2. Bayangan yang terbentuk oleh mikroskop adalah bayangan terbalik

3. Jika jarak antara lensa dengan obyek terlalu dekat, maka berhati-hatilah dalam

mencari fokus. karena dapat memecahkan kaca penutup maupun obyek pengamatan

4. Nyalakan lampu pada mikroskop sesuai kebutuhan.


12

Acara 2. Sel 1: Struktur Sel




Tujuan umum dari acara ini adalah bahwa mahasiswa dapat membedakan dua tipe

sel berdasarkan strukturnya, serta membedakan sel hewan dari sel tumbuhan Adapun

tujuan khususnya adalah agar mahasiswa dapat (i) mengenal berbagai macam bentuk sel,

dan (ii) menyebutkan bagian-bagian sel yang terlihat, dan mampu mengamati perbedaan

antara sel prokariot dan sel eukariot

Sel Prokariot dan Sel Eukariot

Semua sel mempunyai sifat umum yang sama yaitu memiliki membran plasma.

Bagian yang dibungkus oleh membran plasma adalah substansi semifluida seperti jelly

yang disebut sitosol. Selain itu, semua sel juga memiliki kromosom pembawa gen dalam

bentuk DNA, dan memiliki ribosom yaitu organel kecil yang berfungsi sebagai penyusun

protein sesuai instruksi dari gen.

Perbedaan utama dari sel eukariot dan sel prokariot adalah pada lokasi DNA-nya.

Pada sel eukariot, sebagian besar dari DNA terletak dalam organel nukleus yang dibatasi

oleh membran ganda. Di dalam sel prokariot, DNA terkonsentrasi pada bagian yang

tidak dilapisi oleh membran sehingga bagian ini disebut nukleoid. Bagian dalam dari sel

prokariot disebut sitoplasma; dan istilah ini juga digunakan untuk area yang terletak

diantara nukleus dan membran plasma pada sel eukariot. Di dalam sitoplasma sel

eukariot terdapat berbagai organel yang memiliki bentuk dan fungsi khusus. Struktur

berlapis membran ini tidak terdapat pada sel prokariot.

Sel eukariot pada umumnya memiliki ukuran yang lebih besar dari pada sel

prokariot. Ukuran merupakan aspek dari struktur sel yang berhubungan dengan fungsi

sel. Kebutuhan sel dalam melakukan metabolisme menentukan batasan ukuran sel. Pada

ukuran terendah, sel terkecil yang diketahui adalah bakteri mycoplasma yang memiliki

diameter 0.1-1.0 µm. Bakteria pada umumnya memiliki diameter 1-5 µm sedangkan

eukariot memiliki deameter antara 10 dan 100 µm.

Sel Hewan dan Sel Tumbuhan

Sel hewan memiliki memiliki organel yang tidak terdapat pada sel tumbuhan

yaitu lisosom, sentrosoma dengan sentriola, dan flagelata (sebagian sel hewan). Gambar

di bawah merupakan generalisasi dari sel hewan. Sel memiliki komponen yang bervariasi

termasuk organel yang terbungkus oleh membran. Organel yang paling menonjol pada sel

hewan umumnya adalah nukleus. Keseluruhan metabolisme sel berlangsung dalam

sitoplasma. Sitoplasma mengandung bermacam-macam organel dan komponen lain sel

yang terletak dalam sitosol.

Sel tumbuhan memiliki persamaan dan perbedaan dengan sel hewan. Sebagian

besar organel yang terdapat pada sel hewan dapat ditemukan pada sel tumbuhan, namun


13

sel tumbuhan memiliki organel khusus kloroplast yang melakukan fotosintesis. Banyak

pula sel tumbuhan yang memiliki vakuola sentral yang besar, sebagian lagi memiliki satu

atau lebih vakuola yang lebih kecil. Salah satu fungsi vakuola ini adalah melakukan

fungsi seperti lisosom pada sel hewan. Struktur lain yang hanya terdapat pada sel

tumbuhan adalah dinding sel, dan plasmodesmata.


14

Acara 3. Sel 2: Aktifitas Sel




Acara ini memiliki tujuan agar mahasiswa mempraktekan penyusunan hipotesis,

melakukan percobaan, dan membuat kesimpulan atas hasil percobaan yang dilakukan.

Tujuan khususnya adalah bahwa mahasiswa dapat mengamati dan melaporkan aktivitas

sel sebagai respon sel terhadap lingkungan luar yang berbeda.

Membran Sel

Semua sel dibungkus oleh membran fosfolipid dan protein merupakan komponen

utama dari membran sel walaupun karbohidrat juga merupakan komponen penting. Fluid

mosaic model menjelaskan bahwa membran sel berbentuk cairan dan memiliki mosaik

protein yang bervariasi yang menyisip atau menempel pada lapisan ganda (bilayer)

fosfolipid.

Membran sel bukan merupakan lembaran statis dari molekul-molekul yang

menetap pada suatu tempat. Keutuhan sebuah membran dipertahankan oleh adanya

interaksi hidrofobik. Sebagian besar lipid dan beberapa jenis protein dalam membran

dapat berpindah secara lateral maupun secara transversal walaupun sangat jarang terjadi.

Perpindahan secara lateral dari fosfolipid dalam membran sel terjadi dengan sangat cepat.

Fosfolipid berpindah posisi selama 107 kali per detik (berarti dapat berpindah sekitar 2

um, seperti panjang bakteria, dalam 1 detik). Protein pada membran sel berukuran lebih

besar daripada lipid membran sel sehingga bergerak lebih lambat (sebagian besar protein

membran adalah menetap).

Membran harus berbentuk cairan agar dapat berfungsi dengan baik. Jika membran

membeku, permeabilitasnya berubah dan protein enzim pada membran menjadi tidak

aktif. Komposisi lipid dalam membran sel dapat berubah sebagai bentuk penyesuaian

terhadap perubahan cuaca. Sebagai contoh, pada tumbuhan yang toleran cuaca dingin,

prosentasi fosfolipid tak jenuh meningkat pada saat musim gugur dimana temperatur

menurun (suatu bentuk adaptasi yang melindungi membran memadat).

Membran memiliki sekumpulan protein yang tertanam pada cairan matriks lipid

bilayer. Lebih dari 50 macam protein ditemukan pada membran sel darah merah.

Fosfolipid memang merupakan materi membran tetapi proteinlah yang menentukan

sebagian besar dari fungsi membran. Sel yang berbeda memiliki kelompok protein

membran yang berlainan. Terdapat dua kelompok protein membran yaitu protein integral

dan protein peripheral. Protein integral menembus bagian hidrofobik dari lipid bilayer

pada membran sedangkan protein peripheral hanya melekat secara lepas pada permukaan

membran.


15

Aktifitas Sel dalam Cairan

Sel Hewan. Ketika mengamati tingkah laku sel dalam cairan terdapat dua hal

yang perlu diperhatikan yaitu konsentrasi zat terlarut dan permebilitas membran. Kedua

faktor ini penting dalam konsep tonicity yaitu kapasitas suatu larutan yang menyebabkan

suatu sel memperoleh atau kehilangan air.

Jika sel hewan direndam dalam suatu larutan isotonik (memiliki konsentrasi zat

terlarut yang sama), maka tidak akan terjadi perpindahan melewati membran plasma. Air

mengalir melewati membran plasma dari kedua arah (luar dan dalam sel) dengan laju

yang sama. Pada lingkungan isotonik volume sel hewan tidak berubah. Jika sel

dipindahkan ke larutan hipertonik (memiliki konsentrasi zat terlarut lebih tinggi), maka

sel akan kehilangan air karena air berpindah keluar sel, dan sel mengkerut lalu mati. Hal

ini dapat dilihat pada air yang meningkat salinitasnya (misalnya danau menjadi lebih

asin) dan menyebabkan organisme yang tinggal di danau tersebut mati. Air danau

menjadi hipertonik terhadap sel-sel organisme, sel-sel mengkerut dan organisme mati.

Mengabsorsi air terlalu banyak juga berbahaya bagi sel hewan sebagaimana bahayanya

terhadap kehilangan air. Jika sel hewan diletakkan dalam larutan hipotonik (memiliki

konsentrasi zat terlarut lebih rendah), maka air akan memasuki sel hewan lebih cepat

daripada air yang meninggalkan sel. Sel kemudian akan membengkak dan lisis seperti

balon yang terlalu banyak diisi air.

Sel Tumbuhan. Sel tumbuhan, prokariot dan fungi memiliki dinding sel. Jika sel

tersebut terendam dalam larutan hipotonik terhadap sel, dinding selnya akan membantu

menjaga keseimbangan air. Sel tanaman akan membengkak jika air memasuki sel secara

osmosis. Namun demikian, dinding yang tidak elastik akan membesar tetapi kemudian

melakukan tekanan kembali terhadap sel dan mampu melawan penyerapan air lebih jauh.

Pada posisi ini sel dikatakan turgid (sangat padat/kaku) yang merupakan tanda bahwa sel

dalam kondisi sehat. Jika lingkungan dari sel tumbuhan isotonik maka tidak ada

kecenderungan bagi air untuk memasuki sel. Jika sel berada pada lingkungan hipertonik,

sel akan kehilangan banyak air, mengkerut, membran plasma terlepas dari dinding.

Fenomena ini disebut plasmolisis (menyebabkan tumbuhan layu dan mati). Bakteria dan

fungi yang memiliki dinding sel juga mengalami plasmolisis pada lingkungan hipertonik.


16

Acara 4. Gene Pool (Kumpulan alel dalam populasi)




Praktikum Gene Pool memiliki tujuan agar mahasiswa dapat menyusun

komposisi keragaman gen dalam populasi (gene pool) dengan cermat dan teliti dari

bermacam-macam alel yang dimiliki semua individu anggota populasi.

Gene Pools dan Frekuensi Alel

Konsep hereditas dan konsep evolusi mengingatkan pemahaman tentang gene

pool atau kolam berisi alel-alel yang menampung seluruh kekayaan hereditas atau

genetis suatu populasi yang mendiami suatu habitat atau ekosistem tertentu selama

periode tertentu. Alel adalah bentuk molekul yang berbeda dari gen homolognya dan

menempati posisi lokus yang sama pada kromosom. Ada alel dominan dan ada alel

resesif. Hukum Mendel menjelaskan mekanisme penurunan alel.

Tiap-tiap alel memiliki frekuensi dalam populasi. Sebagai contoh, dalam populasi

tumbuhan yang berjumlah 500 individu, terdapat dua alel yaitu M (merah) dan P (putih)

pada lokus tertentu yang mengkode warna bunga. Alel-alel tersebut bersifat dominan tak-

lengkap. Tumbuhan homozigot untuk alel M (MM) menghasilkan bunga warna merah,

tumbuhan homozigot untuk alel P (PP) menghasilkan bunga warna putih, dan tumbuhan

heterozigot MP menghasilkan bunga warna merah muda. Dalam populasi tumbuhan

tersebut terdapat 320 tumbuhan dengan bunga warna merah, 160 bunga warna merah

muda, dan 20 tumbuhan dengan warna bunga putih. Karena tumbuhan adalah organisme

diploid maka terdapat 1000 gen warna bunga pada populasi berjumlah 500 individu. Alel

M berjumlah 800 (320 x 2 = 640 dari tumbuhan MM ditambah 160 x 1 = 160 dari

tumbuhan MP).

Dalam mempelajari lokus dengan dua alel, secara konvensional digunakan simbol

p untuk mewakili frekuensi satu alel dan q untuk mewakili alel pasangannya. Dengan

demikian p (frekuensi alel M) pada gene pool populasi di atas adalah 800/1000 = 0.8 =

80%. Karena hanya ada dua alel untuk gen warna tumbuhan ini, maka frekuensi untuk

alel P (q) adalah 200/1000 = 0.2 = 20%.

Dalam praktikum ini, konsentrasi diarahkan untuk meningkatkan pemahaman

konsep genetika populasi yang menjelaskan argumentasi konsep mikroevolusi, yaitu

perubahan frekuensi alel dalam suatu populasi dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Praktikum ini adalah simulasi cara mendapatkan frekuensi alel dalam populasi yang

menyusun suatu gene pool.


17

Acara 5. Mekanisme Evolusi:

Filogeni dan Garis Evolusi



Pergunakanlah kalimat yang Anda susun sendiri untuk menghindari plagiarisme”

Tujuan dari praktikum ini adalah bahwa mahasiswa dapat menyusun perkerabatan

organisme dan memutuskan urutan kemunculan organisme dengan menggunakan metode

yang paling sederhana.

Radiasi Adaptif

Radiasi adaptif adalah hasil akhir dari suatu proses evolusi, dimana bentuk nenek

moyang menjadi beragam sejalan dengan penyebarannya dan beradaptasi pada habitat

yang luas dan beragam. Salah satu spesies dari nenek moyang tersebut hidup pada

lingkungan baru dan berkembang; dan selama periode waktu tertentu spesies baru dapat

terbentuk. Beberapa individu dari spesies baru ini mampu berpindah pada habitat baru

sehingga memungkinkan terbentuknya spesies yang lebih baru lagi.

Kelompok moluska merupakan contoh yang paling baik bagi terjadinya radiasi

adaptif. Moluska memiliki cara hidup yang bervariasi seperti membenamkan diri dalam

pasir, berenang di laut, merangkak di antara batu-batu dan bersembunyi di bawahnya,

menangkap ikan, menyerang paus dan hidup sebagai parasit pada sea urchin. Berjuta-juta

tahun yang lalu, organisme pertama yang dikenal sebagai moluska muncul. Organisme

ini memiliki tubuh kecil, merangkak, dan diduga hidup dengan memakan algae yang

tumbuh di batu-batuan. Dari organisme awal ini terjadi evolusi dengan beberapa arah

(disebut garis radiasi). Tiga kelompok utama adalah (i) bivalvia, (ii) gastropoda, dan (iii)

chepalopoda.

Pohon Filogenetik

Pada praktikum ini akan digambarkan suatu rekonstruksi pohon filogenetik

menggunakan unweighted pair group method with arithmetic mean (UPGMA) yang

merupakan metode paling simpel. Sebagai contoh, akan digunakan data sekuen asam

amino dari protein yang terdapat pada spesies yang akan dibuat pohon filogenetiknya.

Data lain seperti sekuen nukleotida gen juga dapat digunakan dalam metode ini.

Metode UPGMA dilakukan dengan menghitung jumlah perbedaan yang terdapat

dalam karakter (seperti sekuen asam amino dari protein tertentu) di antara suatu

kelompok spesies. Perbedaan-perbedaan ini kemudian digunakan untuk merekonstruksi

pohon filogenetik dimana spesies dengan perbedaan yang paling sedikit dikelompokkan

lebih dekat daripada spesies-spesies yang memiliki lebih banyak perbedaan.

Untuk memberi gambaran, diambil contoh sekuen asam amino enzim X dari

empat spesies (A, B, C, dan D). Perbedaan asam amino enzim antar spesies disajikan

pada Tabel 6.1.


18

Tabel 6.1. Perbedaan asam amino X pada spesies A, B, C, dan D

Spesies Spesies

A B C

A -

B 2 -

C 5 7 -

D 7 9 14

Pada contoh di atas terdapat 2 perbedaan asam amino antara protein X spesies A

dan B, 5 perbedaan antara A dan C, dan seterusnya. Dalam menyusun pohon filogenetik,

perbedaan tersebut diterjemahkan menjadi ukuran jarak antar spesies pada pohon

filogenetik. Dua spesies pertama yang dikelompokkan dalam contoh di atas adalah yang

memiliki perbedaan paling kecil, yaitu antara spesies A dan B (2 perbedaan). Notasi yang

digunakan untuk menyatakan nilai perbedaan antara A dan B adalah dAB. Pada pohon

filogenetik, titik cabang diletakkan antara A dan B pada jarak dAB/2 (lihat Gambar 6.1a).

A dan B kemudian dianggap sebagai unit kelompok tunggal, yang kemudian

dibandingkan dengan C dan D. Jarak AB dari C atau jarak AB dari D dihitung dengan

mengambil rata-rata perbedaan A dan B dari C, dan rata-rata perbedaan A dan B dari D

d(AB)C = (dAC + dBC)/2

d(AB)D = (dAD + dBD)/2

Diketahui perbedaan antara A dan C adalah 5, dan perbedaan antara B dan C adalah 7,

maka

d(AB)C = (5 + 7)/2 = 6

Diketahui perbedaan antara A dan D adalah 7, dan perbedaan antara B dan D adalah 9,

maka

d(AB)D = (7 + 9)/2 = 8

Penghitungan di atas menunjukkan bahwa dibandingkan dengan D, C lebih dekat

dengan kluster AB (6), sehingga C menjadi spesies berikutnya pada pohon filogenetik.

ABC kemudian membentuk kluster baru, yang dianggap sebagai unit tunggal. Panjang

cabang C didapatkan dengan menghitung

d(AB)C/2 = 6/2 = 3

Jadi, tiap-tiap cabang memiliki panjang 3 unit.

Langkah terakhir konstruksi pohon filogenetik adalah menambahkan cabang

untuk spesies D. Panjang cabang D dihitung dengan cara (lihat Gambar 6.1c):

d(ABC)D = [(dAD + dBD + dCD)/3]/2

d(ABC)D = [(7 + 9 + 14)/3]/2 = 5


19

(a). dAB (b). d(AB)C (c). d(ABC)D

Gambar 6.1. Diagram konstruksi pohon filogenetik menggunakan metode UPGMA

1

1

A

B

1

1

A

B

3

C

2

1

1

A

B

3

C

2

2

5

D


20

LAMPIRAN

1. Gambar untuk Acara 1. Mikroskop

Compound light microscope


21

2. Gambar untuk Acara 2. Struktur Sel

3. Gambar untuk Acara 3. Aktifitas Sel

Struktur membran plasma sel hewan


22


23

4. Gambar untuk Acara 5. Mekanisme Evolusi

Mouth

Digestive gland

Mantle Hinge area

Gut

Coelom

Heart Adductor muscle

Anus

Excurrent siphon

Water flow

Incurrent siphon Gill Gonad

Mantle cavity

Foot

Palp

Shell


24

5. Gambar untuk Acara 6. Biologi Sel (Tutorial)

6. Gambar untuk Acara 7. Bioteknologi (Tutorial)


25

praktikum biodas i 2012-2013_petunjuk praktikum.pdf

Documents