Biologi SMA

Apa itu gametogenesis? Jadi gametogenesis ini adalah proses pembentukan sel gamet, baik gamet jantan maupun betina. Pembelahan sel pada gametogenesis terjadi secara meiosis. Lalu setelah meiosis, terjadi pematangan sel untuk menjadi sel gamet sesuai spesies makhluk hidup.

Pembentukan ovum atau oogenesis sendiri berlangsung di dalam ovarium, sedangkan pembentukan spermatozoa atau spermatogenesis adalah di dalam testis.

Pada peristiwa oogenesis dihasilkan 4 sel anak. Satu sel akan menjadi sel telur fungsional, sedangkan tiga lainnya berukuran lebih kecil karena mengandung sedikit sitoplasma, menempel pada salah satu kutub dari sel telur sehingga sering disebut sel kutub atau polosit. Sebagai informasi bahwa sel kutub tidak mampu melanjutkan kehidupan.

Pada peristiwa spermatogenesis, dihasilkan 4 sel jantan yang fungsional. Sel kelamin jantan (sperma) maupun sel kelamin betina (ovum) masing-masing mengandung seperangkat kromosom atau haploid (mengandung n kromosom). Bila terjadi pembuahan ovum oleh spermatozoa, maka terbentuklah zigot yang diploid (mengandung 2n kromosom).

Bila zigot membelah mitosis maka akan tumbuh menghasilkan sel-sel embrio yang semua mengandung 2n kromosom. Setelah menjadi individu dewasa, maka pada alat reproduksi generatif akan terjadi pembelahan meiosis, menghasilkan sel kelamin yang haploid. Dengan cara inilah setiap jenis makhluk hidup secara turun temurun menjaga stabilitas jumlah kromosom pada setiap selnya.

Praktik Gametogenesis Oleh Peneliti yang Berhasil Mengembangkan Sperma In Vitro dengan Stem Cell

Sebanyak 15% dari populasi dunia mengalami infertilitas (kemandulan), dari beberapa orang tersebut mengalami kegagalan pada proses gametogenesis yakni, pembentukan sel gamet. Pembentukan sel gamet secara in vitro merupakan salah satu jalan untuk mengatasi masalah ini.

Pada akhirnya peneliti Cina dapat mengembangkan sperma fungsional yang dikembangkan di luar tubuh yang berasal dari sperma tikus. Pertama mereka menstimulasi stem sel embrionik pada tikus agar dapat melakukan pembelahan meiosis dengan cara mengelilingi stem sel embrionik dengan jaringan tikus yang secara genetis menghasilkan senyawa testicular retinoid acid dalam jumlah besar yang dapat menstimulus spermatogenesis.

Pada penelitian ini juga terdapat penambahan hormon testosteron, FSH (folikel stimulating hormon) dan bovine pituitary extract (hormon pertumbuhan sel). Sel sperma hasil penelitian ini difertilisasikan dengan sel telur betina dan menghasilkan embrio yang sehat hingga menjadi tikus dewasa yang siap menghasilkan keturunan kembali.

Penelitian ini menjadi awalan untuk solusi infertilitas pada manusia khususnya pria.

Nah, itulah penjelasan mengenai gametogenesis. Sudah paham ya sobat KelasBio? Kita bahas apa lagi nih untuk artikel berikutnya? Sharing di kolom komentar yaa!

Berikut adalah langkah-langkah sintesis protein yang harus temanBio ingat ya!

Namun sebelum itu, perlu diketahui bahwa secara garis besarnya, langkah sintesis protein terjadi melalui dua tahap. Yaitu transfer informasi genetik dari DNA ke RNA (transkripsi) dan penerjemahan informasi genetik yang terdapat pada messenger RNA (mRNA) ke dalam polipeptida (translasi).

Transkripsi dapat diartikan sebagai pencetakan mRNA oleh DNA. mRNA merupakan kode genetik atau cetakan untuk menyintesis protein. Sedangkan translasi adalah penerjemahan kode mRNA oleh tRNA, berupa urutan asam-asam amino yang dikehendaki.

mRNA membawa informasi ke riboson untuk menyintesis protein yang diperlukan. Kode-kode informasi untuk menyintesis protein yang diperlukan. Kode-kode informasi itu tercermin pada urutan dan pengulangan basa nitrogen yang teratur dalam mRNA. Aturan pencetakan RNA oleh DNA ini sebagai berikut :

a. gula yang dicetak adalah pentosa dan ribosa

b. basa nitrogen yang dicetak meliputi adenin (A), guanin (G), urasil (U), dan sitosin (C).

Yuk kita simak bagaimana langkah-langkah sintesis protein secara lengkap!

Langkah Sintesis Protein

Apa saja langkah yang ada di dalam proses sintesis protein?

a. Tahap Transkripsi

Mula-mula  DNA mentranskripsikan kode-kode genetik dengan membentuk mRNA. Transkripsi diawali dengan pembukaan salah satu pita molekul DNA oleh enzim helikase. Bagian pita yang membuka, selanjutnya kita sebut sebagai rantai. Pembukaan rantai DNA ini akan menghasilkan sepasang utai yang merupakan komplemennya masing-masing.

Salah satu rantai yang akan melakukan transkripsi disebut rantai komplemen atau rantai antisense. Selanjutnya, enzim RNA polimerase akan mengatalisis proses transkripsi RNA. Proses transkripsi sendiri berlangsung dalam tiga tahap, yaitu inisasi, elongasi dan terminasi.

b. Tahap Translasi

mRNA yang sudah keluar dari inti sel dan telah melalui proses splicing (penyambungan) akan bergabung dan menempel pada ribosom, di mana proses translasi berlangsung. Selain mRNA, proses translasi dibantu oleh tRNA yang berperan dalam mengikat asam amino pada salah satu ujungnya dan membawa asam-asam amino tersebut, menuju ke ribosom untuk disusun menjadi urutan nukeloida-nukleotida yang sesuai dengan cetakan yang ada pada kodon mRNA.

Tidak semua molekul tRNA identik atau sama. Kuncinya adalah bahwa setiap tRNA mempunyai antikodon yang akan membawa asam-asam amino tertentu dan sesuai dengan urutan kodon-kodon yang terdapat pada mRNA (template). tRNA yang membawa asam-asam amino tersebut, akan diterjemahkan menjadi polipeptida atau protein yang dikehendaki.

Ketika satu molekul tRNA sampai pada ribosom, ia akan memasangkan asam amino yang dibawanya untuk dipasangkan dengan kodon yang sesuai dengan kodon di mRNA, dimulai dari start kodon sampai pada kodon stop.

Jelas kan? Jangan lupakan soal sintesis protein dan materi genetik juga ya untuk lebih memahami materi ini.

Semoga bermanfaat!

Katabolisme merupakan proses pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana dengan menghasilkan energi. Berdasarkan kebutuhannya terhadap oksigen, penguraian zat untuk menghasilkan energi pada organisme dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut :

1. Respirasi seluler/aerob 

Proses ini menggunakan bahan berupa senyawa hidrokarbon dan memerlukan oksigen. Secara umum keseluruhan proses berlangsung sebagai berikut :

Senyawa organik + Oksigen -> Karbon dioksida + Air + Energi

2. Fermentasi atau respirasi anaerob

Merupakan proses pemecahan molekul substrat di dalam tubuh organisme tanpa oksigen.

Bagaimana Proses Katabolisme Protein?

Setelah tahu ada dua cara bagaimana proses katabolisme terjadi, hal tersebut juga berlaku untuk zat-zat lain. Jadi katabolisme dapat terjadi pada katabolisme protein, katabolisme karbohidrat, katabolisme lemak, dan lain sebagainya.

Mari kita bahas terlebih dahulu katabolisme lewat respirasi aerob (respirasi seluler) sebelum beranjak ke respirasi anaerob.

Respirasi Aerob (Respirasi Seluler)

Respirasi merupakan salah satu contoh katabolisme, yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Zat sumber energi dalam tubuh organisme terdiri atas zat-zat organik, seperti karbohidrat, lemak, protein, asam amino, dan lain-lain.

Dari proses kimia yang memerlukan oksigen tersebut, zat-zat organik diuraikan menjadi karbon dioksida dan air dengan membebaskan sejumlah energi. Jika zat sumber energinya adalah glukosa, reaksi kimia respirasi tersebut dapat disederhanakan sebagai berikut :

C6H12O6 + 6H2O –> 6H2O + 6CO2 + ENERGI

Secara sederhana, reaksi tersebut dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu : glikolisis, siklus krebs dan transpor elektron

Yuk kita bahas satu persatu mulai dari glikolisis!

Glikolisis

Glikolisis merupakan proses pengubahan glukosa yang mempunyai 6 atom C menjadi senyawa yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat yang memiliki 3 atom C. Proses ini berlangsung dalam sitosol (sitoplasma sel).

Dalam jalur glikolisis terdapat sepuluh proses reaksi yang dikatalisis oleh enzim tersebut. 10 proses reaksi yang berlangsung dapat dibagi menjadi dua fase. Rangkaian proses reaksi pertama sampai dengan kelima merupakan fase investasi energi dan lima proses reaksi berikutnya termasuk fase pembebasan energi yang termasuk dalam katabolisme juga.

Secara sederhana proses glikolisis adalah sebagai berikut :

1. Pemindahan gugus fosfat dari ATP ke atom karbon nomor 6 dari glukosa dengan bantuan enzim heksokinase, sehingga terbentuk senyawa glukosa 6 fosfat. Senyawa ini memperoleh energi bebas yang dilepaskan oleh lepasnya gugus fosfat dari ATP.
2. Glukosa 6 fosfat dikatalisis oleh enzim fosfoglukose isomerase menjadi senyawa fruktosa 6 fosfat. ATP lainnya memindahkan gugus P kedua kalinya kepada atom karbon nomor 1, dengan bantuan enzim fosfofruktokinase, sehingga dihasilkan senyawa fruktosa 1.6 bifosfat. Penambahan gugus fosfat pada senyawa fruktosa 6 fosfat berarti menambah kandungan energinya.
3. Pemecahan secara enzimatik dari fruktosa 1.6 bifosfat menjadi 2 senyawa beratom C tiga buah dengan bantuan enzim adolase, yaitu di-hidroksiasetonfosfat dan 3-fosfogliseraldehid atau PGAL.

Proses glikolisis menghasilkan 3 senyawa penting, yaitu 2 molekul asam piruvat, 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi tinggi, dan 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

Dalam glikolisis ini, setiap molekul glukosa sebenarnya akan menghasilkan empat molekul ATP, tetapi dua molekul ATP yang terbentuk digunakan untuk beberapa reaksi kimia yang bersifat energonik.

Daur Krebs

Daur krebs melengkapi oksidasi penghasil energi dari molekul organik. Glikolisis membebaskan energi kurang dari seperempat bagian yang terkandung dalam glukosa. Sebagian besar energi masih tersimpan dalam dua molekul piruvat.

Apabila reaksi terjadi dengan ketersediaan oksigen yang cukup maka piruvat akan masuk ke dalam siklus Krebs di dalam matriks mitokondria. Sebelum masuk ke daur Krebs, piruvat diubah menjadi suatu asetil-koenzim A atau Asetil KoA melalui reaksi transisi dalam matriks yang disebut dekarboksilasi oksidatif.

Dekarboksilasi inilah yang menghubungkan antara glikolisis dengan daur krebs yang memiliki tiga tahap.

Transpor Elektron

Sistem transpor elektron sering disebut juga sistem rantai respirasi atau sistem oksidasi terminal. Transpor elektron merupakan rangkaian reaksi yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Reaksi ini diawali saat NADH dan FADH memberikan ion H+ dan elektron pada sistem transport.

Hipotesis transpor elektron ini dikemukakan oleh Peter Mitchell. Rangkaian reaksi transpor elektron ini sangat kompleks, tapi molekul yang berperan adalah NADH dan FAD. Selain itu molekul lain yang ikut berperan adalah oksigen, senyawa Q (Ubiquinone), enzim-enzim sitokrom b, sitokrom C, dan sitokrom a.

Semoga bahasan tentang katabolisme ini bisa dimengerti dan bermanfaat bagi temanBio ya!

Seperti yang telah kita ketahui, enzim merupakan senyawa organik yang tersusun atas protein yang berfungsi sebagai biokatalisator. Apa itu biokatalisator? Biokatalisator adalah senyawa yang dapat membantu mengubah laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi.

Setelah melakukan percobaan Uji Enzim Katalase pada Esktrak Hati Ayam, tentu temanBio sudah lebih memahami bukan bagaimana cara kerja enzim? Yuk, kita sesuaikan dengan teori kerja enzim yang sudah ada.

Sebelum membahas tentang teori kerja enzim, kita perlu mengetahui terlebih dahulu tentang struktur enzim.

Struktur Enzim

Berdasarkan strukturnya, enzim terdiri dari komponen yang disebut apoenzim yang berupa protein dan komponen lain yang disebut gugus prostetik yang non protein. Gugus prostetik dibedakan menjadi kofaktor dan koenzim. Gugus prostetik dibedakan menjadi kofaktor dan koenzim. Kemudian Apoenzim dan gugus prostetik yang bersatu disebut holoenzim.

Kofaktor adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul anorganik yang biasanya berupa ion-ion logam, seperti Cu2+, Mg2+, K+, Fe2+, atau ion logam lainnya.

Koenzim adalah gugus prostetik yang tersusun atas molekul organik non protein yang memiliki ikatan lemah dengan enzim. Koenzim mempunyai peranan yang terkait dengan sifat katalisis enzim. Umumnya koenzim berupa vitamin, seperti vitamin B1, B2, NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) dan FAD (Flavin Adenine Dinucleotide).

Teori Kerja Enzim

Setelah mengetahui bagaimana strukturnya, kita akan lebih mudah mengetahui bagaimana teori kerja enzim itu sendiri.

Enzim memiliki sisi yang berfungsi sebagai katalis, yang juga disebut sebagai sisi aktif. Pada sisi aktif terdapat gugus prostetik yang diduga mampu mengkatalisis reaksi. Sisi aktif ini mempunyai bentuk yang spesifik. Hanya substrat yang memiliki bentuk yang sesuai dengan sisi aktif ini dan membentuk ikatan enzim-substrat. Setelah terbentuk ikatan enzim-substrat maka akan memungkinkan terjadi reaksi katalis.

Ada dua teori kerja enzim yang menjelaskan bagaimana cara kerjanya yaitu teori kunci-gembok (lock and key hypothesis) dari Emil Fischer dan teori ketepatan induksi (induced fit) dari Daniel Koshland.

1. Teori Kunci-Gembok (Lock and Key Theory)

Menurut teori ini, terjadinya reaksi substrat dengan enzim karena adanya kesesuaian bentuk ruang antara substrat dengan situs aktif dari enzim. Substrat berperan sebagai kunci masuk ke dalam situs aktif yang berperan sebagai gembok sehingga terjadi kompleks enzim-substrat.

Pada saat ikatan kompleks enzim-substrat terputus, produk hasil reaksi akan dilepas dan enzim akan kembali pada konfigurasi semula.

Berdasarkan sifat reaksinya, teori kerja enzim dibedakan menjadi tiga macam. Yaitu reaksi sintetis, reaksi reduksi, dan reaksi analisis atau degradasi.

2. Teori Kerja Enzim Ketepatan Induksi (Induced Fit Theory)

Menurut teori ini, reaksi antara enzim dengan substrat berlangsung karena adanya induksi substrat terhadap situs aktif (active site) idari enzim, sedemikian rupa sehingga keduanya merupakan struktur yang komplemen atau saling melengkapi.

Suatu enzim dapat bekerja aktif apabila bagian aktif enzim (apoenzim) berikatan dengan substrat sehingga terbentuk enzim-substrat. Setelah terbentuk zat baru, enzim akan melepaskan diri dari kompleks enzim-substrat.

Ketika kita mengetahui bagaimana teori kerja enzim, teman-teman perlu tahu juga informasi : Apa yang terjadi jika terjadi Malfungsi Enzim sehingga dapat menyebabkan Fenilketonuria?

Jadi, Fenilketonuria adalah kelainan genetika langka yang muncul sejak lahir. Kondisi ini akan menyebabkan tubuh tidak bisa mengkatalisis fenilalanin.

Fenilalanin adalah asam amino yang dibutuhkan tubuh untuk membantu pembentukan protein. Jika tubuh tidak bisa memproses fenilalanin, substansi tersebut akan menumpuk dalam darah dan otak. Kadar fenilalanin yang tinggi akan menyebabkan kerusakan permanen pada otak, gangguan saraf seperti tremor atau kejang dan ukuran kepala kecil sehingga terlihat tidak wajar.

Fenilketonuria merupakan penyakit yang muncul akibat mutasi genetika. Mutasi tersebut kemudian membuat gen fenilalanin hidroksilase tidak memproduksi enzim pengurai fenilalanin dalam tubuh pengidap. Langkah utama dalam menangani kondisi ini adalah dengan menerapkan pola makan yang rendah protein. Disarankan untuk menghindari bahan makanan yang kaya protein seperti telur, produk susu, ikan serta semua jenis daging. Jenis bahan lain pun harus senantiasa dipilih dan ditakar dengan cermat, termasuk sayur dan buah (alodokter.com).

Mudah-mudahan artikel mengenai teori kerja enzim ini bermanfaat ya 🙂