KLASIFIKASI

         Klasifikasi adalah proses pengaturan makhluk hidup dalam tingkat-tingkat kesatuan kelasnya yang sesuai secra ideal. Ini dicapai dengan menyatukan golongan-golongan yang sama dan memisahkan golongan-golongan yang berbeda. Hasil proses pengaturan ini ialah suatu sistem klasifikasi yang menyatakan hubungan kekerabatan organisme.

            Setiap individu dianggap termasuk dalam sejumlah takson (kesatuan taksonomi) yang jenjang tingkatnya berurutan. Dengan demikian setiap kesatuan terbagi atas kesatuan-kesatuan berikutnya yang lebih rendah tingkatannya dan seterusnya. Ilmu yang mempelajari tentang klasifikasi, pencirian dan penamaan disebut Taksonomi.

1. Klasifikasi Klasik

   Aristoteles, seorang filosof Yunani membagi makhluk hidup ke dalam dua kerajaan besar, yaitu tumbuhan dan hewan. Tanaman diklasifikasikan menjadi tiga kelompok berdasarkan perawakan yaitu rumput-rumputan, semak dan pohon. Sebaliknya hewan dikelompokkan berdasarkan tempat hidup yaitu golongan hewan air, darat dan terbang. Sistem klasifikasi ini hanya bersifat empirik dan hanya berdasarkan pengamatan belaka.

   John Ray menyusun suatu system klasifikasi dengan mendefinisikan apa yang disebut jenis. John Ray mengatakan bahwa jenis itu adalah sekelompok individu sejenis yang bersumber dari satu nenek moyang. Metoda klasifikasi Ray menunjukkan kombinasi empiris dan pengetahuan teoritik (hipotesis tentang jenis).

   Corollus Linnaeus, mengembangkan sistem klasifikasi Ray. Linnaeus mendefinisikan jenis sebagai sekelompok organisme yang menunjukkan satu tipe ideal tertentu. Sistem Linnaeus mengelompokkan jenis-jenis yang mirip menjadi satu kelompok yang lebih besar, yang disebut marga. Marga yang mirip ditempatkan ke dalam kelompok yang besar yaitu famili (suku). Famili yang mirip ditempatkan ke dalam satu filum, dan filum-filum yang mirip ditempatkan dalam satu Kingdom (kerajaan).

    Sistem Klasifikasi Linnaeus memberi dua kata untuk tiap nama jenis organisme. Sistem pemberian nama dengan dua kata dikenal dengan nomenklatur binomial.

    Setelah zaman Linnaeus, banyak biologiwan yang melakukan pengamatan pada organisme dalam usahanya menyusun sistem klasifikasi yang lebih cermat. Pengertian jenis pasca Linnaeus adalah sekelompok organisme yang memiliki kesamaan struktur dan dapat saling kawin dengan menghasilkan keturunan yang fertil (subur).

2. Klasifikasi Modern   

        Kalsifikasi modern adalah klasifikasi yang berdasarkan teori evolusi dan berpegang pada asumsi bahwa bentuk-bentuk makhluk hidup berubah sepanjang waktu geologis. Teori evolusi menjelaskan dengan cara yang lebih baik terhadap klasifikasi biologi daripada teori-teori masa lampau. Teori evolusi dapat menjelaskan keanekaragaman makhluk hidup dan variasi terhadap tipe ideal. Teori evolusi dapat menjelaskan bahwa bentuk-bentuk makhluk hidup purba adalah nenek moyang makhluk hidup masa kini. Walaupun klasifikasi modern bersandar atas teori evolusi namun para biologiwan masih menggunakan persamaan struktur untuk dapat menjelaskan cara makhluk hidup itu berevolusi.

KEANEKARAGAMAN MAKHLUK HIDUP

Keanekaragaman (Variasi makhluk hidup)

            Keanekaragaman merupakan suatu gejala yang dapat diamati, suatu fakta yang kehadirannya tidak dapat kita tolak, dan ini bersifat universal. Dalam setiap makhluk hidup ada keanekaragaman dalam hal sifat, dan ciri. Misalnya keanekaragaman dalam bentuk hidup, ukuran, struktur, fungsi, perawakan, dan pada tempat hidup atau habitatnya. Berbagai kemungkinan yang mendorong bertambahnya keanekaragaman tumbuhan antara lain faktor genetik, mutasi, adaptasi, kompetisi, dan faktor lingkungan.

            Menurut teori evolusi, makhluk hidup yang ada di muka bumi ini dari masa ke masa perlahan-lahan akan berubah bentuknya ke bentuk lainnya, sehingga setiap jenis makhluk hidup memperlihatkan kecenderungan bervariasi. Variasi adalah penampakan dari sifat tertentu yang menyebabkan satu organisme berbeda dengan organisme lain dalam satu jenis. Variasi adalah hasil adaptasi makhluk hidup terhadap lingkungannya. Berikut ini dicantumkan beberapa gejala adaptasi :

1. Homolog

        Dua organ (alat tubuh) dikatakan homolog jika mereka mempunyai asal (secara embriologik) yang sama. Misalnya, alat gerak (ekstremitas) ikan paus dan kuda adalah homolog. Homologi ini dipakai sebagai ukuran kekerabatan makhluk hidup.

2. Analogi

        Dua organ dikatakan analog bila mereka menunjukkan fungsi yang sama. Misalnya, insang ikan dan paru-paru kadal, fungsinya sama yaitu sebagai alat bernafas. Dua organ ini dikatan analog. Ada satu kaidah evolusi yang mengatakan bahwa kesamaan struktur dari makhluk hidup yang bukan bersumber dari satu nenek moyang memiliki persamaan fungsi. Secara singkat dapat dikatakan,”persamaan struktur, persamaan fungsi”.

3. Homoplasi

        Dua organ dikatakan homoplastik bila mereka memiliki persamaan bentuk walaupun asalnya berbeda (tidak homolog). Gejala homoplastik adalah hasil (akibat) dari adaptasi terhadap lingkungan hidupnya. Misalnya kaki belakang belalang dan kaki belakang kuda.

4. Transformasi

        Dua organ atau lebih dikatankan menunjukkan gejala transformasi bila mereka adalah homolog tetapi bentuk dan fungsinya berbeda. Misalnya, sirip depan ikan paus (untuk berenang dan berbentuk dayung), sayap burung (untuk terbang dan berbentuk kipas), dan tangan manusia (untuk memegang dan berbentuk tongkat).

5. Konvergensi

        Dua atau lebih makhluk hidup dikatakan berkonvergensi bila mereka berbeda dalam jenis, tetapi struktur atau bentuk badannya sangat mirip. Persamaan struktur ini adalah akibat atau hasil dari adaptasi terhadap lingkungan hidupnya. Misalnya, amati dan bandingkan semua hewan laut, yang bersama-sama hidup disuatu lautan. Bentuk tubuhnya semua seperti kapal selam. Bandingkan bentuk tubuh : ikan hiu, ikan paus, anjing laut, semua ikan (pisces), dan lumba-lumba. Semua bentuk tubuhnya streamline (seperti kapal selam). Artinya ujung depan dan ujung belakang lancip.

6. Disvergensi

   Adaptasi gejala yang menunjukkan struktur yang bervariasi, walaupun mereka sama-sama berasal dari satu nenek moyang, satu sumber. Inipun adalah akibat dari adaptasi terhadap lingkungannya. Perhatikan perbedaan struktur antara: kelelawar, ikan paus, lumba-lumba, kanguru, dan sapi. Bentuk tubuhnya (struktur) sangat bervariasi (berbeda-beda) walaupun mereka semua termasuk mamalia (hewan menyusui). Inilah yang disebut gejala divergensi.

7. Filogeni

        Adalah sejarah perkembangan filum atau takson makhluk hidup (menggambarkan sejarah keturunan atau silsilah semua makhluk hidup yang sekarang masih ada), misalnya variasi struktur pada filogeni  kuda.

8. Otogeni

   Adalah sejarah perkembangan satu individu. Misalnya variasi struktur pada ontogeni manusia.

ASAM NUKLEAT

Pandangan umum menyatakan bahwa inti sel memegang peranan penting yaitu mengatur semua aktivitas sel. Pandangan ini mulai memudar setelah ditemukan virus yang tidak mempunyai inti tetapi dapat hidup. Di dalam inti tersebut terdapat asam nukleat/asam inti yang mengontrol semua aktifitas kehidupan dalam sel. Asam nukleat terdiri atas dua macam yaitu Asam Deoksiribonukleat (DNA) dan Asam Ribonukleat (RNA). Pada sel eukariotik DNA yang terdapat dalam inti sel disebut kromosom, yang terdapat dalam mitokondria disebut DNA mitokondria dan kloroplas disebut DNA kloroplas. Pada sel prokariotik DNA nya disitoplasma dinamakan DNA sitoplasma, dan di dalam plasmid dinamakan DNA plasmid.

Nama asam nukleat ini didasarkan pada molekul gula yang menyusunnya. Asam ribonukleat mengandung gula ribose, sedang asam deoksiribonukleat mengandung gula deoksiribosa. Kedua jenis asam nukleat ini mengandung gugus fosfat dan basa nitrogen.

Basa nitrogen dibedakan atas dua jenis, yaitu berinti pirimidin yang kerangka dasarnya berbentuk cincin tunggal dan yang berinti purin dengan kerangka dasarnya berbentuk cincin rangkap. Contoh basa yang berinti pirimidin adalah sitosin (C), timin (T), dan urasil (U), sedang yang berinti purin adalah adenin (A) dan guanin (G).

Perbedaan antara DNA dan RNA sebagai berikut :

1. DNA (Asam Deoksiribonukleat)

    A. Struktur DNA

         DNA adalah pembawa materi genetic, yang bertanggung jawab mengontrol sifat-sifat keturunan dan sintesis protein. Molekul DNA merupakan suatu rantai yang amat panjang dan substansi dasarnya terdiri dari nukleotida. Komponen nukleotida DNA adalah satu gula sederhana (deoksiribosa yaitu ribose yang kehilangan satu atom oksigen), satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen yang terikat pada setiap molekul gula. Basa nitrogen adalah struktur cincin organik yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen. Di dalam DNA terdapat 4 macam basa nitrogen yaitu golongan pirimidin terdiri dari dua macam yaitu Sitosin (C) dan Timin (T), dan golongan purin yaitu Adenin (A) dan Guanin (G).

Di dalam asam nukleat, nukleotida tidak sebagai molekul yang berdiri sendiri-sendiri. Dalam DNA, nukleotida-nukleotida bergabung melalui proses kondensasi membentuk dua rantai panjang yang menghasilkan satu molekul besar. Setiap rantai nukleotida mengandung nukleotida tunggal yang berhubungan satu sama lain. Dua rantai nukleotida dihubungkan oleh ikatan hydrogen yang terdapat antar basa, dan menghasilkan struktur mirip tangga terpilin (helix), karena DNA tersusun dari dua rantai maka disebut double helix.

Konfigurasi molekul DNA menurut Watson dan Crick dapat digambarkan sebagai tangga tali yang terpilin yang disebut double helix yang secara garis besar dapat digambarkan sebagai barikut :

         1. Molekul DNA tersusun dari benang rangkap.

         2. Masing-masing benang tersusun dari untaian nukleotida.

         3. Satu nukleotida tersusun dari satu molekul fosfat, satu molekul gula deksiibosa dan satu molekul basa nitrogen (pirimidin dan purin).

         4. Nukleotida-nukleotida di dalam satu benang dirangkai satu sama lainnya oleh molekul fosfat.

         5. Kedua benang dalam molekul DNA terikat satu sama lain oleh ikatan hydrogen yaitu satu ikatan lemah antara inti purin dan inti pirimidin.

Secara kondensional, kelima atom karbon dalam ribosa dan deoksiribosa diberi nomor 1’ – 5’. Dalam molekul DNA, nukleotid disusun secara khusus, yaitu atom karbon 3’ dari satu nukleotid dihubungkan dengan karbon 5’ dari nukleotida berikutnya oleh atom fosfat. Jadi nukleotida satu sama lain dirangkai oleh fosfat antar gula C₃ – C₅ atau 3’ – 5’.

Kaidah Chargaff, pada semua spesies, rasio Adenin terhadap Timin dan Guanin terhadap sitosin =  1,0 yang berarti jumlah Adenin (A) = Timin (T), dan Guanin (G) = Sitosin (C), serta Adenin selalu berpasangan dengan Sitosin. Pasangan tersebut tidak perbah keliru karena jarak antara kedua pasangan basa nitrogen ini tidak memungkinkan adanya ikatan hydrogen.

Keragaman sifat DNA sangat besar, sehingga sifat DNa tidak bisa diramalkan. Keragaman sifat ini dipengaruhi oleh panjangnya atau jumlah nukleotidnya, oleh perimbangan jumlah pasangan A – T dan G – C, dan juga oleh urutan A, T, G, dan C di dalam satu molekul DNa. Dua sifat yang penting pada DNA adalah : 

         a. DNA dapat melakukan replikasi.

         b. DNA mengatur semua aktifitas sel.

    B. Replikasi DNA

         Replikasi DNA adalah mekanisme menyalin secara tepat semua informasi genetik dari satu sel ke sel yang lain. Replikasi ini terjadi selama pembelahan sel atau mitosis, dan saat produksi gamet atau meiosis. Oleh karena itu, replikasi DNA dapat diartikan membuat kopi (duplikat) dari DNA.

         Replikasi DNA dimulai saat enzim memotong ikatan hydrogen antar basa nitrogen yang menghubungkan 2 rantai, kemudian molekul DNA membuka. Pada saat DNA membuka, nukleotida bebas yang berada di sekitar inti menuju ke rantai tunggal sesuai dengan pasangan basanya. Enzim lain mengikat nukleotida-nukleotida baru tersebut menjadi satu rantai.

         Proses tersebut berlanjut sampai semua molekul telah terbuka dan bereplikasi. Hasilnya setiap rantai baru yang terbentuk merupakan komplemen dari rantai induknya. Dengan demikian hasilnya adalah terbentuknya 2 molekul DNA, dan setiap molekul DNA identik dengan molekul aslinya.

         Pada saat semua DNA di dalam kromosom sel telah dikopi dengan cara replikasi, ada 2 kopi informasi genetic organisme. Dalam hal ini, materi genetic dapat diwariskan ke sel baru melalui mitosis atau diwariskan kepada generasi berikutnya melalui meiosis pada saat reproduksi seksual.

2. RNA (Asam Ribonukleat)

               Selain DNa, pada umunya sel-sel organism prokariotik dan eukariotik mengandung asam nukleat lain yang penting yaitu RNA. RNA merupakan polimer nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas satu gula ribose, satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen.

     Perbedaan antara RNA dengan DNA yaitu :

     a. RNA umunya tersusun dari pita nukleotida tunggal sedangkan DNA merupakan pita  nukleotida ganda.

     b. RNA juga mengandung tipe molekul gulayang berbeda yaitu ribose sebagai pengganti molekul gula deoksiribosa pada DNA.

c. Seperti pada DNA, RNA juga mengandung 4 basa nitrogen, tetapi basa Timin (T) diganti dengan basa Urasil (U).

d. Molekul DNA berbentuk rantai rangkap (double helix), sedangkan RNa berbentuk rantai tunggal. Ukuran molekul DNA lebih besar daripada RNA.

     e. Fungsi DNA berkaitan dengan penurunan sifat dan sintesis protein, sedangkan RNA berkaitan dengan sintesis protein.

f.  Kadar DNA tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein sedangkan RNA dipengaruhi oleh aktifitas sintesis protein.

     g.  DNA terdapat Pada inti sel, sedangkan RNA terdapat pada inti sel dan sitoplasma.

               Didalam sel terdapat 3 macam RNA sesuai dengan tempat dan fungsinya yaitu RNA duta (RNA massanger), RNAr (RNA ribosom), dan RNAt (RNA transfer) atau RNAp (RNA pembawa) bentuk rantai tunggal, terdapat dalam nucleus dan sitoplasma, dibentuk pada saat DNA mengalami transkripsi (urutan nukleotid pada satu segmen DNA dituliskan pada segmen yang komplemen yaitu RNA).

               Pembentukan RNAm oleh DNA hanya pada saat diperlukan, jadi tidak dicetak terus menerus. Sedangkan macam RNAm yang dicetak/dibentuk tergantung pada macam protein yang akan disintesis di sitoplasma.

               Dua jenis RNA yang lain (RNAr dan RNAt) berada di sitoplasma dan juga ditranskripsi dari DNA. ARNt berbentuk daun semanggi, mengikat satu jenis asam amino khusus, memiliki satu triplet basa yang disebut antikodon yang komplemen dengan kodon tertentu dalam RNAm. RNA yang ketiga yaitu RNAr (RNA Ribosomal) yaitu RNA yang terdapat di ribosom. Ketiga jenis RNA tersebut berperan penting pada proses sintesis protein. 

SINTESIS PROTEIN

          Sintesis protein adalah proses pembentukan protein. Apakah sebenarnya protein itu? Protein dibuat dari suatu seri asam amino. Gabungan dari dua amino disebut dipeptida. Asam amino satu dengan yang lain dihubungkan oleh ikatan peptida. Jika asam amino membentuk deretan asam amino yang panjang, maka dinamakan polipeptida atau protein. Polipeptida yang mempunyai berat molekul kira-kira 10.000 merupakan protein. Suatu dipeptida adalah suatu seri asam amino yang dihubungkan oleh suatu peptida serta mempunyai amino (NH3) dan karboksil (COOH).

           DNA menyampaikan informasi genetik ke ribosom untuk mensintesis protein yang diperlukan. Kode-kode perintah tercermin dalam urutan dan pengulangan basa nitrogen yang teratur dalam DNA. Siapakah yang menyampaikan perintah ini? DNA yang menyampaikan perintah ke RNAm. Kemudian RNAm meninggalkan inti, pergi ke ribosom tempat penyusunan protein. Disini RNAm berfungsi sebagai "duta" pembawa informasi, sedangkan DNA bertindak sebagai arsitek pola penyusunan protein.

         Asam nukleat dan organel yang terlibat dalam sintesis protein meliputi : DNA --> RNAm; ribosom (sub unit kecil dan sub unit besar yang did dalamnya ada RNA ribosom) serta RNA transfer. Sintesis protein pada sel eukariota terjadi did dua tempat yaitu inti sel dan ribosom (di sitoplasma), sedangkan pada sel prokariota tidak mempunyai inti sel sehingga material genetiknya (DNA/RNA) maupun ribosomnya ada di sitoplasma.
            Sintesis protein melalui 2 langkah yaitu transkripsi dan translasi. Transkripsi merupakan proses menyalin kode-kode genetik dari DNA cetakan/template/sense ke RNAm, sedangkan Translasi adalah proses menterjemahkan kode-kode genetik yang dibawa RNAm menjadi asam amino. Langkah-langkah sintesis protein secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Transkripsi (berlangsung di dalam inti sel), urutan dalam proses transkripsi adalah:
    a. Diawali dengan membukanya rantai rangkap DNA.
    b. Salah satu rantai DNA berfungsi sebagai cetakan RNAm, DNA menyintesis molekul RNAm pada arah          3`--->5`
    c. Rantai RNAm dibentuk sepanjang rantai DNA cetakan, dengan basa nitrogen RNAm komplementer dengan basa nitrogen DNA cetakan. Perlu diperhatikan bahwa pada RNA basa timin (T) diganti dengan urasil (U) atau lebih jelasnya:
Kode A (adenin) deri DNA diganti menjadi U (urasil) pda RNA
Kode G (guanin) dari DNA diganti menjadi C (sitosin) pada RNA
Kode C (sitosin) dari DNA diganti menjadi G (guanin) pada RNA
Kode T (timin) dari DNA diganti menjadi A(adenin) pada RNA
    d. Setelah menyalin kode genetik dari DNA cetakan, RNAm akan mengalami modifikasi terlebih dahulu yaitu membuang intron, bagian RNA yang tidak mempunyai kode dengan bantuan enzim endonuklease, sedangkan antarexan (bagian RNA yang mempunyai kode) disambung dengan enzim ligase. RNA yang belum mengalami modifikasi disebut pekursor-RNAm dan peristiwa ini disebut transkripsi primer, dan terjadi di inti sel.
     e. RNA yang hanya terdiri dari exon saja (telah dimodifikasi) disebut RNAm . RNAm ini segera meninggalkan inti melalui pori-pori membran inti menuju ribosom di sitoplasma. Selanjutnya terjadi peristiwa translasi.

2. Translasi (berlangsung di ribosom dalam sitoplasma), urutan proses translasi adalah :
    a. RNAm menempatkan diri pada ribosom yang terdapat dalam sitoplasma. Ribosom di sitoplasma terdapat dalam dua bentuk yaitu ribosom sub unit kecil dan sub unit besar.
       b. Ribosom sub unit kecil bertugas melekat pada urutan basa nitrogen yang jumlahnya tiga) pada RNAm yang disebut kodon. Sedangkan sub unit besar bertugas merangkai asam amino yang dibawa oleh antikodon pada RNAt menjadi polinukleotida.
    c. Ribosom mulai melekatkan diri pada salah satu ujung (kodon start) RNAm kemudian bergerak sepanjang RNAm tersebut untuk membaca pesan (kodon) yang ada sepanjang RNAm tersebut. 
      d. RNAt datang membawa asam amino yang sesuai dengan kode genetik yang dibawa RNAm. Kode ini merupakan untaian nukleotida yang dipaket tiga-tiga (triplet/kodon) RNAt ini menggabung dengan RNAm, sesuai dengan pasangan-pasangan basa nitrogennya (kodon berpasangan dengan antikodon). Dengan kata lain RNAt menerjemahkan "bahasa" yang dibawa RNAm menjadi "bahasa" asam amino. Proses menterjemahkan ini akan dihentikan apabila ribosom menemukan kodon stop pada RNAm.
    e. Asam-asam amino akan dirangkai menjadi urutan asam amino yang disebut polipeptida, sehingga terbentuklah protein yang diharapkan.

KODE GENETIK
          Kode genetik adalah urutan basa untuk setiap asam amino. Seperti telah diketahui bahwa protein dibangun oleh rangkaian molekul-molekul kecil yang dinamakan asam amino. Terdapat 20 asam amino yang berbeda pada makhluk hidup, tetapi DNA hanya mengandung empat macam basa nitrogen. Bagaimanakah basa-basa tersebut membentuk kode untuk asam amino?
         Basa tunggal (kode singlet) seperti A,U,G, dan c tidak dapat melambangkan asam amino. Sama halnya dengan rangkaian dua basa (kode duplet), seperti AU, GC, atau AG kemungkinan hanya menghasilkan 16 kombinasi asam amino, kode ini belum mencukupi karena tenyata masih kurang 4 asam amino. Selanjutnya apabila rangkaian basanya menjadi tiga (kode triplet), maka akan terdapat 64, hal ini dianggap lebih dari cukup. Suatu kode yang terdiri dari 3 basa nitrogen yang melambangkan satu asam amino dinamakan triplet. Triplet RNAm disebut kodon, sedangkan triplet RNAt disebut antikodon. Kedua kode genetik ini berlaku universal, karena kode yang sama berlaku untuk semua organisme.
       Kodon AUG untuk asam amino metionin disebut sebagai kodon start atau kodon permulaan. Karena kodon ini merupakan kode dimulainya sintesis peptida. Sebaliknya juga dikenal tiga kodon stop atau kodon akhir dari suatu protein yang sering disebut kodon tak bermakna yaitu UAG dan UAA.
      Sisanya 60 kodon semuanya digunakan dalam kode genetik. Oleh karena itu, ada beberapa kode genetik yang berulang/rebundant dan mengalami kemunduran (degenerate) artinya beberapa kodon dapat menetapkan asam amino yang sama. Misalnya 6 kodon yang berbeda memberikan kode untuk arginin (CGU, CGC, CGA, CGG, AGA dan AGG), kemudian kodon GUU, GUC, GUA dan GUG semua berarti asam amino valin. Hal ini banyak ditemukan untuk kodon-kodon yang lain.
Pada umumnya sintesis protein berjalan dengan teliti, tetapi bukan tidak mungkin terjadi kesalahan menterjemahkan kode-kode yang diterima dari DNA. Bila ini terjadi maka akan terjadi kesalahan penterjemah, akibatnya protein yang dibentukpun menjadi keliru. Bila hal itu terjadi maka proses metabolisme yang melibatkan protein tersebut akan terganggu. Kesalahan seperti ini dapat mengakibatkan mutasi.