TEKNOLOGI YANG TERINSPIRASI OLEH ORGAN DAN JARINGAN TUMBUHAN

 

Alam menjadi sumber pengetahuan dan inspirasi bagi manusia. Ada banyak teknologi yang dikembangkan dengan meniru cara kerja benda-benda di alam. Selain itu, ada banyak sifat benda di alam yang dimanfaatkan dalam kehidupan manusia. Struktur organ dan jaringan tumbuhan juga menginspirasi manusia untuk mengembangkan teknologi yang memiliki banyak manfaat bagi manusia. Berikut beberapa teknologi yang terinspirasi dari struktur organ dan jaringan tumbuhan.

1.       Model Fondasi Cakar Ayam Terinspirasi oleh Perakaran Pohon Kelapa.

Pohon kelapa memiliki susunan perakaran serabut sehingga tidak menancap jauh ke dalam tanah. Meskipun demikian, pohon kelapa tetap berdiri tegak waluapun diterpa oleh angin kencang. Hal ini terjadi karena susunan akar serabut pohon kelapa membentuk ikatan yang sangat kuat untuk mencengkeram tanah.

Fenomena ini menginspirasi Prof. Dr. Ir. Sedijatmo dalam merancang dan Menyusun besi-besi sebagai kerangka fondasi bangunan yang selanjutnya diberi nama fondasi cakar ayam karena bentuknya seperti susunan jari-jari kaki ayam. Konstruksi ini terbukti sangat andal untuk fondasi bangunan, sekalipun di daerah yang memiliki tanah kurang padat, seperti daerah rawah.

2.       Air Mancur dan Sumur Bor Terinspirasi oleh Xilem (Pembuluh Kayu)

Air dan mineral tanah sampai ke daun tumbuhan melalui xylem. Xylem dapat dilewati air dan mineral tanah karena xylem mempunyai daya kapilaritas, yaitu daya Tarik menarik di dalam pembuluh halus (kapiler).

Kapilaritas pada tumbuhan memungkinkan akar dan batang menyerap air naik melawan gaya gravitasi. Kapilaritas dapat terjadi oleh adanya sifat adhesi dan kohesi. Adhesi adalah gaya Tarik menarik antarmolekul sejenis, dalam hal ini antarmolekul air. Sedangkan kohesi adalah gaya Tarik menarik antarmolekul tidak sejenis, dalam hal ini antarmolekul air dengan moleku dinding xylem pada akar dan batang tumbuhan.

Xylem merupakan jaringan pengangkut berbentuk tabung yang terdapat pada pohon dan tumbuhan berkayu. Kapilaritas pada xylem terjadi dengan bantuan transpirasi, yaitu evaporasi air melalui stomata di permukaan daun tumbuhan. Kapilaritas juga dibantu oleh tekanan air di akar. Akar mendapatkan air dari tanah melalui proses osmosis. Konsep kapilaritas inilah yang menginspirasi pembuatan air mancur dan juga pembuatan sumur bora tau sumur artesis.

3.  Panel Surya (Solar Cell) Terinspirasi oleh Mekanisme Fotosintesis ysng Terjadi pada Daun Tumbuhan

Pada proses fotosintesis dibutuhkan cahaya dan zat hijau yang disebut klorofil. Melalui fotosintesis ini dihasilkan oksigen (O₂) dan glukosa (C₆H₁₂O₆). Saat daun terkena sinar matahari klorofil akan meyerap energi cahaya. Elektron pada kompleks klorofil akan bergerak melalui suatu saluran dan menyebabkan muatan positif ikut bergerak. Muatan positif ini selanjutnya bergerak menuju kompleks enzim yang berfungsi menghasilkan energi kimia berupa ATP dan NADPH. Energi ATP dan NADPH ini selanjutnya akan digunakan untuk mengubah CO₂ menjadi glukosa.

Reaksi pengubahan energi cahaya matahari menjadi energi kimia dalam proses fotosintesis di daun

Mekanisme kerja fotosintesis inilah yang menginspirasi mekanisme kerja panel surya. Panel surya merupakan alat yang dapat mengubah sinar matahari menjadi energi listrik. Ketika cahaya matahari menabrak permukaan panel surya meyebabkan electron (partikel penyusun atom yang bermuatan negatif) pada panel surya bergerak melalui suatu konduktor dan menjadi arus listrik.

Panel surya dan kompnen penyusunnya, 
mengubah energi cahaya menjadi energi lsitrik

4.       Sensor Cahaya Terinspirasi oleh Tanaman Kaktus

Sensor cahaya atau fotoresisteor atau light-dependent resistor (LDR) biasa digunakan pada lampu penerangan jalan. Lampu penerangang jalan yang dilengkapi dengan fotoresistor dan saklar pengatur on dan off dapat menyala sendiri Ketika menjelang malam dan mati sendiri saat menjelang pagi tanpa harus dinyalakan dan dimatikan secara manual. Fotoresistor mampu mendeteksi ada tidaknya cahaya di lingkungan sekitar. Fotoresistor ini merupakan resistor atau hambatan listrik yang dapat diubah nilai hambatannya melalui penyinaran cahaya. Hambatan listrik dari fotoresistor ini akan berkurang jika terkena cahaya, dengan kata lain jika terdapat cahaya alat ini mampu menghantarkan lsitrik.

Lampu jalanan dan sensor cahaya

Saat menjelang pagi, sinar matahari akan mengenai fotoresistor. Meyebabkan listrik menuju sakelar. Aktifnya sakelar ini malah akan mematikan aliran listrik utama, sehingga lampu penerangan jalan menjadi mati. Saat menjelang malam, aliran listrik tidak dapat mengalir melalui fotoresistor ini sehingga tidak ada aliran lsitrik yang mengalir menuju sakelar. Akibatnya, sakelar berada dalam kondisi on sehingga lampu penerangan menyala.

Mekanisme pada lampu penerangan jalan tersebut terinspirasi dari tanaman kaktus. Tanaman kaktus hidup di daerah gurun yang kering. Kaktus memiliki stomata yang uni. Stomata kaktus akan membuka saat malam hari dan akan tertutup saat siang hari untuk mengurangi penguapan air. Proses membuka dan menutupnya stomata didukung oleh aktivitas sel penjaga stomata. Sel penjaga ini meiliki reseptor cahaya yang disebut fotoreseptor yang peka terhadap cahaya. Saat siang hari yang terik, fotoreseptor pada sel penjaga akan menangkap cahaya dan menyebabkan air di dalam sel penjaga dipompa keluar dengan bantuan ion-ion. Akibatnya sel panjaga akan mengecil dan lubang stomata tertutup. Saat malam hari, air dipompa lagi masuk ke dalam sel penjaga dengan bantuan ion-ion, sehingga sel penjaga menjadi lebih besar, akibatnya stomata mejadi terbuka.

Kaktus di Gurun dan stomata

5.       Lapisan Pelindung dan Pengilap Terinspirasi oleh Tanaman Talas dan Daun Teratai.

(a) lapisan pelindung (kutikula) pada daun tumbuhan,
(b) perbandingan mobil sebelum dan sesudah dilapisi pelindung yang terbuat dari Wax (lilim)

Tanaman talas atau daun Teratai sangat bersih dan tahan air. Ketika dilihat melalui mikroskop, penampang melintang dari kedua daun tersebut akan terlihat pada permukaan daun terdapat lapisan tebal yang disebut kutikula. Kutikula ini tersusun atas senyawa lipid berupa lilin dan polimer hidrokarbon yang disebut kutan. Kedua senyawa ini bersifat hidrofobik atau tidak suka air, sehingga jika air mengenai lapisan ini tidak akan membasahi daun. Lapisan lilin ini juga mampu mencegah menempelnya debu atau kotoran lain dan membuat daun tetap bersih.

Ilmuwan telah mengadopsi mekanisme ini dan menerapkannya untuk membuat cat yang tidak mudah kotor, lapisan pengilap, dan lapisan anti air, misalnya pada semir sepatu, lapisan pengilap pada mobil, atau pada perabot rumah tangga.

6.       Alat Pemurnian Air Terinspirasi oleh Tanaman Eceng Gondok.

Pada umumnya, perairan yang ditumbuhi eceng gondok kondisi airnya jernih. Hal ini karena akar eceng gondok yang berbentuk serabut-serabut yang banyak dan rapat. Akar-akar ini mampu menyerap partikel yang terlarut di dalam air sehingga air menjadi bersih. Bahkan zat-zat berbahaya seperti racun pun dapat diserap oleh eceng gondok.

Eceng gondok dan jalur penyerapan air serta partikel lainnya

Alat pemurnian air

Apabila membran sel akar diamati menggunakan mikroskop elektron, maka akan telihat lubang-lubang atau saluran kecil pada membrane sel akar. Saluran ini terbentuk dari protein dan memiliki lubang dengan ukuran tertentu dan daya ikat tertentu. Salah satu salurannya bernama aquaporin. Aquaporin ini merupakan saluran (protein kanal) yang hanya dpaat dilewati oleh air, sehingga partikel lain tidak dapat masuk lewat aquaporin. Mekanisme tersebut menginspirasi ilmuwan untuk mengembangkan teknologi penyaringan atau pemurnian air. Dengan teknologi ini, air yang kotor dapat disaring sehingga air hasil penyaringan benar-benar bersih dan aman untuk dikonsumsi.

STRUKTUR DAN FUNGSI JARINGAN PADA AKAR, BATANG, DAN DAUN TUMBUHAN

 

A.      Struktur dan Fungsi Jaringan pada Akar Tumbuhan

Akar merupakan bagian paling bawah dari tumbuhan. Akar berfungsi untuk manambatkan dan memperkokoh berdirinya tumbuhan, menyerap air dan garam mineral, bernafas, serta tempat menyimpan cadangan makanan.

a) akar tunggang, b) akar serabut

Pada kelompok tumbuhan berbiji, ada dua sistem perkaran yaitu:

a.     Sistem perakaran tunggang

Sistem perkaran tunggang mempunyai bagian berukuran besar yang disebut akar utama. Di sekitar akar utama tumbuh akar-akar kecil sebagai akar cabang. Sistem perkaran tunggang terdapat pada tumbuhan dikotil, contohnya: manga, wortel, dan rambutan.  

b.       Sistem perakaran serabut.

Sistem perkaran serabut tidak mempunyai akar utama. Akar tumbuh dari pangkal batang dan bercabang-cabang membentuk struktur seperti serabut. Sistem perkaran serabut terdapat pada tumbuhan monokotil, contohnya: rumput, padi, dan jagung.  

Struktur anatomi akar terdiri atas epidermis, korteks, endodermis, dan silinder pusat.

Penampang melintang akar (a) akar tumbuhan dikotil,
(b) akar tumbuhan monokotil 

1.       Epidermis

Epidermis merupakan bagian terluar akar. Sel-sel epidermis memiliki dinding yang tipis, sehingga   air dan mineral mudah masuk ke dalamsel-sel epidermis yang kemudian diteruskan ke dalam korteks dan silinder pusat. Pada bagian-bagian tertentu sel-sel epidermis juga mengalami modifikasi menjadi rambut akar yang berfungsi utnuk memperluas bidang penyerapan air dan mineral. Bagian yang lebih dalam dari epidermis yaitu korteks.

2.       Korteks

Korteks tersusun atas jaringan parenkim yang dinding selnya tipis dan terususun renggang. Korteks ini berfungsi untuk tempat penyimpanan cadangan makanan bagi tumbuhan. Lapisan terdalam dari korteks disebut endodermis.

3.       Endodermis

Lapisan endodermis tersusun atas satu lapis sel yang mebatasi korteks dengan silinder pusat. Pada endodermis terdapat bentukan seperti pita yang disebut pita kaspari. Pita kaspari berfungsi untuk mengatur jalannya mineral yang diserap oleh akar agar menuju ke silider pusat. Di sebelah dalam endodermis terdapat daerah silinder pusat atau stele.

4.       Silinder Pusat

Silinder pusat tersusun atas jaringan pengangkut dan jaringan pendukung lainnya seperti perisikel dan parenkim empulur. Sel-sel perisikel berfungsi untuk membentuk cabang akar. Berkas pengangkut pada silinder pusat terdiri atas xylem dan floem. Xylem berfungsi mengangkut air dan mineral dari tanah menuju batang hingga ke dauan, sedangkan floem berfungsi mengangkut makanan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan.

B.      Struktur dan Fungsi Jaringan pada Batang Tumbuhan

Batang berfungsi untuk menegakkan tubuh tumbuhan serta menghubungkan akar dengan daun. Pada beberapa jenis tumbuhan, batang menjadi temoat penimbunan cadangan makanan. Batang mempunyai ciri yang membedakannya dengan akar. Pada batang terdapat buku dan ruas. Buku merupakan tempat melekatnya daun, sedangkang ruas merupakan bagian batang di antara dua buku.

Penampang melintang batang (a) batang dikotil,
(b) batang monokotil

Struktur anatomi batang mirip dengan akar, terdiri atas epidermis, korteks, endodermis, dan stele. Bagian terluar batang yang masih muda tersusun atas jaringan epidermis. Pada batang tumbuhan dikotil yang sudah dewasa, epidermis akan rusak dan digantikan oleh periderm atau jaringan gabus. Pada bagian yang lebih dalam dari epidermis terdapat korteks. Korteks pada batang juga tersusun atas jaringan parenkim.

Pada beberpa tumbuhan seperti tebu, kentang, dan rimpang kunyit, di daerah korteks inilah cadangan makanan disimpan. Berkas pengangkut pada batang merupakan kelanjutan dari berkas pengangkut pada akar. Melalui berkas pengangkut ini, air dan mineral yang diserap akar diteruskan oleh berkas pengangkut pada batang untuk menuju daun.

Pada batang dikotil, berkas pengangkut tersusun dalam lingkaran, sedangkan pada batang monokotil, berkas pengangkut tersebar. Antara xylem dan floem pada berkas pengangkut tumbuhan dikotil terdapat cambium vaskular yang aktif membelah.

C.      Struktur dan Fungsi Jaringan pada Daun Tumbuhan

Daun pada umumnya berwarna hijau serta berbentuk lebar dan pipih. Bagian yang tipis melebar disebut helai daun. Bentuk daun ada yang bulat Panjang, lancip, dan duri. Pada helai daun terdapat tulang-tulang daun. Tulang daun tumbuhan monokotil, seperti padi, rumput, dan jagung, berbentuk melengkung sejajar. Tulang daun tumbuhan dikotil, seperti manga, wortel, dan rambutan, berbentuk menyirip dan menjari.

Susunan daun dibedakan menjadi daun tunggal dan daun majemuk. Daun disebut tunggal apabila pada satu tangkai daun hanya terdapat satu helai daun. Apabila terdapat beberapa helai daun pada satu tangkai daun, daun tersebut disebut daun majemuk.

Penampang melintang daun

Struktur anatomi daun terdiri atas epidermis, mesofil, dan berkas pembuluh.

1.       Epidermis

Pada permukaan atas dan bawah daun terdapat jaringan yang disebut epidermis. Jaringan ini berfungsi untuk melindungi jaringan di dalam daun. Pada beberapa tumbuhan, daun juga dilapisi oleh lapisan lilin yang disebut kutikula yang berfungsi untuk mengurangi penguapan. Sel-sel epidermis dapat mengalami modifikasi menjadi stomata, sisik, dan rambut-rambut. Stomata dapat membuka dan menutup, menyesuaikan dengan kondisi lingkungan. Pada tumbuhan umumnya, saat siang hari stomata membuka, sehingga karbondioksida dapat masuk ke dalam daun untuk digunakan dalam fotosintesis. Pada tumbuhan yang hidup di daerah kering, misalnya kaktus, stomata menutup saat siang hari. Hal ini dilakukan agar tidak banyak air dalam tubuh yang hilang karena menguap lewat stomata. Pada tumbuhan tersebut, stomata baru akan membuka saat malam hari.

2.       Mesofil

Mesofil terletak di antara epidermis atas dan bawah. Pada tumbuhan dikotil, mesofil berdiferensiasi menjadi jaringan tiang (palisade) dan bunga karang (spons), sedangkan pada tumbuhan monokotil, mesofil tidak berdiferensiasi dan bentuknya seragam sehingga tidak dapat dibedakan antara jaringan palisade dan jaringan bunga karang. Jaringan palisade tersusun atas sel-sel palisade berbentuk silindris Panjang dan rapat seperti tiang. Pada sel-sel palisade, terdapat banyak kloroplas yang mengandung klorofil. Oleh karena itu, pada jaringan palisade inilah terjadi fotosintesis. Di bawah jaringan palisade terdapat jaringan bunga karang. Jaringan bunga karang tersusun dari sel-sel yang tidak teratur, berdinding tipis, dan memiliki ruang antarsel besar sehingga dapat terjadi pertukaran dan penyimpanan gas dengan mudah.

3.       Berkas Pengangkut

Berkas pengangkut terdiri atas xylem dan floem yang terletak di antara jaringan bunga karang. Berkas pengangkut pada daun membentuk tulang daun. Tumbuhan dikotil mempunyai satu tulang daun dan bercabang-cabang membentuk jala, sedangakan pada tumbuhan monokotil, tulang daun sejajar dengan sumbu daun. Fungsi tulang daun adalah mengangkut air dan garam mineral dari tanah (fungsi xylem) dan mengedarkan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan (fungsi floem).

STRUKTUR DAN FUNGSI JARINGAN PADA TUMBUHAN

Jaringan adalah sekumpulan sel yang memiliki sruktur yang sama yang membentuk suatu kesatuan untuk memberikan fungsi tertentu. Berdasarkan aktivitas sel penyusun jaringan selama masa pertumbuhan dan perkembangan, jaringan tumbuhan dapat dikelompokkan menjadi:

1.       Jaringan Meristem (jaringan embrional)

Jaringan meristem adalah jaringan yang sel-selnya aktif membelah diri secara mitosis. Hal ini meyebabkan sel-sel tumbuhan semakin bertambah dan meyebabkan tumbuhan mengalami pertambahan tinggi dan volume. Berdasarkan asal terbentuknya, jaringan meristem dapat dikelompokkan mejadi dua macam, yaitu:

a. Meristem Primer

Meristem perimer adalah jaringan meristem pada tumbuhan yang sel-selnya aktif membelah. Meritem primer pada umumnya pada umumnya terdapat pada ujung akar dan ujung batang, oleh karena itu meristem primer menyebabkan pertumbuhan primer pada tumbuhan seperti pertumbuhan vertical atau perpanjangan akar dan batang.

Jaringan meristem di ujung batang

b. Meristem Sekunder

Meristem sekunder berasal dari sel-sel dewasa yang berubah sifatnya menjadi meristematik. Contohnya adalah cambium pembuluh (cambium vaskular) dan cambium gabus (felogen). Cambium vascular merupakan sel-sel yang aktif membelah yang terletak di antara pembuluh angkut xylem dan floem. Cambium vaskular ini banyak terdapat pada batang dan akar tumbuhan dikotil, sedangkan tumbuhan monokotil pada umumnya tidak memiliki cambium vaskular.

Aktivitas kambium ini menyebabkan tumbuhan mengalami pertumbuhan sekunder sehingga batang menjadi besar. Aktivitas pembelahan cambium vaskular ke arah dalam akan membentuk xylem sekunder sedangkan pembelahan ke arah keluar akan membentuk floem sekunder. 

Jaringan Meristem Sekunder

   

2.       Jaringan Dewasa (jaringan permanen)

Jaringan dewasa merupakan jaringan yang bersifat non-meristematik atau tidak aktif membelah. Jaringan ini berasal dari pembelahan sel-sel meristem primer dan sel-sel meristem sekunder, yang telah mengalami diferensiasi atau mengalami perubahan bentuk sehingga memiliki fungsi tertentu. Berdarsakan fungsi jaringan dewasa dibedakan menjadi empat, yaitu:

a. Jaringan Pelindung

Jaringan perlindung terdapat di seluruh permukaanluar tumbuhan. Tumbuhan membutuhkan jaringan pelindung untuk melindungi bagian dalam tumbuhan dari berbagai pengaruh luar yang merugikan, misalnya hilangnya air akibat suhu yang meningkat dan melindungi dari kerusakan mekanik. Contoh dari jaringan pelindung adalah jaringan epidermis. Sel-sel epidermis dapat berkembang (mengalami modifikasi) menjadi alat pelindung tambahan, misalnya stomata (mulut dau), sisik, trikoma (rambut-rambut), dan duri (spina).

a. Jaringan epidermis dan stomata pada tumbuhan Rhoeo discolor, 
b. Sisik pada durian yang merupakan modifikasi dari epidermis durian

b. Jaringan Dasar

Jaringan parenkim pada umbi kentang

Jaringan dasar merupakan jaringan yang hampir terdapat pada seluruh bagian tumbuhan . jaringan dasar seringkali disebut jaringan pengisi. Jaringan ini berperan penting dalam semua proses fisiologi (metabolisme) pada tumbuhan. Contoh jaringan dasar ini yaitu jaringan parenkim. Jaringan parenkim dapat berdiferensiasi menjadi banyak jenis jaringan parenkim lain, misalnya pada buah dan umbi parenkim berdiferensiasi menjadi parenkim cadangan makanan yang berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan bagi tumbuhan. Pada daun, parenkim berdiferensiasi menjadi jaringan palisade dan jaringan bunga karang, yang berfungsi untuk proses fotosintesis.  

c. Jaringan Penyokong (penguat)

Jaringan penyokong merupakan jaringan yang berperan untuk menunjang bentuk tubuh tumbuhan. Berdasarkan bentuk dan sifatnya, jaringan penyokong dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu:

1)      Jaringan Kolenkim

Jaringan kolenkim merupakan jaringan yang berfungsi untuk menyokong bagian tumbuhan yang masih muda. Sel-sel jaringan kolenkim memiliki dinding sel yang mengalami penebalan, namun tidak merata.

2)      Jaringan Sklerenkim

Jaringan sklerenkim merupakan jaringan penguat yang bersifat permanen. Jaringan sklerenkim berfungsi untuk menyokong tubuh tumbuhan yang sudah tua. Berdasarkan bentuk selnya, jaringan sklerenkim dibedakan menjadi dua yaitu:

a)       Jaringan serat (fiber)

Jaringan serat terdiri atas sel-sel yang memanjang, meruncing pada kedua ujungnya, dan tersusun membentuk benang. Jaringan serat banyak ditemukan pada jaringan xylem.

b)      Jaringan sklereid

Jaringan sklereid terdiri atas sel-sel yang pendek, dan memiliki bentuk yang tidak teratur. Jaringan sklereid ini banyak ditemukan pada kulit kacang atau buah pir.

a. Jaringan kolenkim pada batang bunga Matahari (Helianthus annus),
b. Jaringan sklereid pada buah pir 

d. Jaringan Pengangkut

Jaringan pengangkut terdiri atas dua jenis, yaitu:

1)      Jaringan Xylem

Xylem berfungsi untuk mengangkut air dan zat-zat terlarut di dalamnya dari akar menuju ke daun.

2)      Jaringan Floem

    Floem berfungsi untuk mangangkut makanan hasil fotosintesis dari daun ke seluruh tubuh tumbuhan. 

Jaringan Xilem dan Floem

Sumber: Buku IPA SMP/MTs Kelas VIII semester 1, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia 2017

PEWARISAN SIFAT PADA MAKHLUK HIDUP

 

Perhatikanlah orang tuamu, saudara-saudaramu, dan teman-teman di dekatmu! Amati bagaimana postur tubuh, bentuk rambut, bentuk wajah, bentuk hidung, dan warna kulitnya!.  Adakah perbedaan antara ciri-cir fisikmu dengan orang tuamu, saudara-saudaramu, dan dengan teman-temanmu?

Jika kamu membandingkan ciri fisikmu dengan orang tua dan saudara-saudaramu, besar kemungkinan Kamu akan melihat banyak kesamaan. Tetapi jika Kamu membandingkan ciri fisikmu dengan ciri fisik teman-temanmu, Kamu akan melihat bahwa Kamu dan temanmu memiliki banyak perbedaan. Mungkin ada temanmu yang memiliki postur tinggi, ada yang pendek, ada yang memiliki rambut lurus, rambut keriting atau bergelombang. Ada yang memiliki wajah bulat dan adapula yang lonjong. Ada yang memiliki kulit putih, kuning langsat, dan ada yang sawo matang atau kecoklatan. Mengapa demikian? Persamaan dan perbedaan ini dikontrol oleh sesuatu yang disebut sebagai gen, yang diwarisi dari orang tua kita.

Selain sifat tampak yang berupa ciri fisik seperti postur tubuh, bentuk wajah, bentuk hidung, dan warna kulit, kita juga mewarisi sifat tak tampak dari orang tua kita. Sifat tak tampak berupa kecerdasan, bakat, suara, dan golongan darah.

Kita tentunya harus banyak bersyukur kepada Allah SWT dengan adanya gen-gen ini. Kekurangan satu gen saja dapat menyebabkan kelainan pada ciri tubuh kita. Lalu, apakah gen itu? Dimanakah letaknya? Silakan simak penjelasan berikut!

Pewarisan sifat atau hereditas merupakan penurunan sifat dari induk (orang tua) kepada keturunannya (anak). Ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat ini disebut genetika. Tokoh yang sangat berjasa dalam menemukan hukum-hukum genetika adalah Gregor Johann Mendel (1822 – 1884) dari Austria. Beliau lahir tanggal 22 Juli 1822. Karena jasanya itu beliau dijuluki sebagai Bapak Genetika.

A.      Materi Genetik

Materi genetik memegang peranan penting dalam proses pewarisan sifat. Warna kulit, bentuk rambut, bentuk hidung, atau bahkan beberapa jenis penyakit yang dimiliki seseorang tidak serta merta hadir dalam tubuh. Setiap ciri atau sifat yang ada pada setiap orang adalah warisan dari orang tua yang diwariskan  melalui materi genetik. Ayah akan mewariskan materi genetik melalui sel sperma sedangkan ibu akan mewariskan materi genetik melalui sel ovum. Materi genetik dari ayah dan ibu akan bergabung dalam proses fertilisasi. Karena adanya penggabungan materi genetik inilah pada diri kita muncul karakteristik yang mirip dengan ayah dan karakteristik yang mirip dengan ibu.

Molekul yang berperan sebagai materi genetik adalah asam nukleat, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid). Pada suatu untai DNA terdapat unit instruksi atau perintah yang mempengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik setiap makhluk hidup yang disebut gen.

Jadi, keseluruhan informasi genetik yang menentukan karakteristik makhluk hidup juga disimpan dalam DNA. DNA terletak di dalam inti sel. DNA merupakan untaian yang sangat panjang. Agar DNA dapat tersusun di dalam inti sel yang kecil, untaian DNA ini melilit pada protein yang disebut protein histon. Lilitan DNA dengan protein histon membentuk benang-benang kromatin. Pada saat sel akan membelah, benang-benang kromatin ini akan memadat sehingga membentuk kromosom.

Oleh karena itu, kita dapat melihat struktur kromosom pada saat sel akan membelah. Sebagai contoh dapat dilihat kromosom dengan jelas pada sel akar bawang merah pada gambar berikut.

B.      Struktur DNA dan RNA

Penemuan struktur DNA tak lepas dari penelitian dari Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin yang menggunakan teknik kristalografi (difraksi) sinar-X untuk mempelajari struktur DNA pada tahun 1950 hingga tahun 1953.

Berdasarkan penelitian Rosalind Franklin, pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson mengemukakan bahwa DNA memiliki struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks atau bentuk ulir.

Asam nukleat baik DNA maupun RNA terdiri dari subunit nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula dan basa nitrogen. Pada DNA gulanya berupa gula deoksiribosa, sedangkan pada RNA gulanya adalah gula ribosa. Nukleotida ini dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil disebut nukleosida. Satu unit nukleosida tersusun atas gula dan basa nitrogen (tanpa gugus fosfat).

Ada empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A) yang selalu berpasangan dengan timin (T), serta guanin (G) yang selalu berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin dikelompokkan dalam basa purin, sedangkan timin dan sitosin dikelompokkan dalam basa pirimidin.

Pada RNA tidak terdapat basa nitrogen timin (T), basa nitrogen timin ini pada RNA digantikan oleh basa nitrogen urasil (U). Struktur DNA yang heliks terbentuk karena adanya beberapa jenis ikatan kimia. Antara untai DNA diikat oleh ikatan hidrogen. Antara basa nitrogen dan gula diikat oleh ikatan glikosida, sedangkan antar nukleotida dihubungkan dengan ikatan fosfodiester. Struktur DNA adalah sedangkan struktur RNA hanya terdiri atas satu untai saja, sehingga struktur RNA tidak membentuk helix ganda.

 

C.      Peranan Materi Genetik dalam Pewarisan Sifat

Di dalam pewarisan sifat dikenal istilah sifat dominan dan sifat resesif. Sebagai contoh, karakter jenis cuping yang terpisah dapat dikatakan mampu menutupi atau mengalahkan karakteristik jenis cuping telinga melekat. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut sifat dominan. Karakteristik yang kalah (dalam fenomena ini karakter cuping melekat) disebut sifat resesif.

Gen dominan ditulis dengan huruf kapital, sedangkan gen resesif ditulis dengan huruf biasa (kecil).

Karakter cuping yang terpisah dikode oleh gen G (dominan), sedangkan karakter cuping yang melekat dikode oleh gen g (resesif). Variasi atau bentuk alternatif dari gen-gen (pada hal ini yaitu gen G dan gen g) disebut alel. Sifat-sifat atau karakter yang terlihat oleh mata seperti bentuk rambut, warna kulit, dan jenis cuping telinga disebut fenotip. Fenotip merupakan perwujudan “ekspresi” dari gen. Sedangkan, susunan informasi genetik (gen) dari suatu individu yang mengkode karakter-karakter fisikn disebut Genotip.

Susunan kromosom pada sel penyusun tubuh berbeda dengan susunan kromosom pada sel kelamin (sel telur atau ovum dan sel sperma). Kromosom pada sel tubuh susunannya berpasangan. Keadaaan kromosom yang berpasangan disebut dengan diploid (di = dua), sedangkan susunan kromosom pada sel kelamin tidak berpasangan dan disebut dalam keadaan haploid. Keadaan diploid ditulis dengan simbol 2n dan keadaan haploid ditulis dengan simbol n. Sehingga kromosom sel kelamin jumlahnya setengah dari kromosom sel tubuh.

Jumlah kromosom sel tubuh sebanyak 23 pasang. Karena dalam keadaan diploid atau 2n, jumlah total kromosomnya 23 x 2 = 46 buah kromosom.

Kromosom nomor 1 sampai nomor 22 disebut autosom (kromosom tubuh), sedangkan kromosom nomor 23 disebut gonosom (kromosom kelamin).

Kromosom nomor 23 (gonosom) inilah yang membedakan kalian laki-laki atau perempuan. Di dalam ilmu biologi, laki-laki diberi simbol  (atau jantan pada hewan dan tumbuhan), dan perempuan diberi simbol (atau betina pada hewan dan tumbuhan).

Penulisan kromosom kelamin atau gonosom laku-laki ditulis dengan pasangan huruf XY dan untuk perempuan ditulis dengan pasangan huruf XX. Kariotipe atau susunan kromosom laki-laki dapat ditulis dengan rumus 22AA + XY dan untuk perempuan ditulis dengan rumus 22AA + XX.

Karena pada sel kelamin kromosom tidak dalam keadaan berpasangan (haploid), maka kariotipe sel kelamin jantan (sel sperma) yaitu 22A + X atau 22A + Y, sedangkan kariotipe sel kelamin betina (sel ovum) yaitu 22A + X. Sel-sel sperma ada yang mengandung kromosom kelamin Y dan ada yang mengandung kromosom kelamin X. Gen-gen pada kromosom kelamin Y memiliki peranan penting dalam menentukan jenis kelamin pada manusia. Pada sel ovum hanya terdapat autosom dan kromosom kelamin X saja.

Jadi, ketika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin X maka akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin perempuan (XX). Jika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin Y maka akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin laki-laki (XY). Keturunan dalam proses pewarisan sifat dapat disebut dengan filial (F), sedangkan orangtua atau induk disebut dengan parental (P).

 

LKPD - Struktur dan Fungsi Akar dan Batang Tumbuhan

STRUKTUR DAN FUNGSI AKAR DAN BATANG TUMBUHAN

A.      Struktur dan Fungsi Morfologi Akar Tumbuhan

Akar ialah salah satu bagian dari tumbuhan dan tumbuhnya berada didalam tanah. Pada dasarnya akar yang berada di dalam tanah. Akar mempunyai warna yang biasanya berwarna putih atau kuning. Bentuk akar pada sebuah tumbuhan rata-rata berbentuk meruncing pada bagian ujungnya. Bentuk runcing pada akar agar memudahkan akar dalam menembus tanah.. Fungsi akar pada tumbuhan:

• Untuk menyokong dan memperkokoh berdirinya tumbuhan di tempat hidupnya.
• Untuk menyerap air dan garam-garam mineral “Zat-zat hara” dari dalam tanah.
• Mengangkut air dan zat-zat makanan yang sudah diserap ke tempat-tempat pada tubuh tumbuhan yang memerlukan santo.
• Pada beberapa macam tumbuhan ada yang berfungsi sebagai alat respirasi misalnya tumbuhan bakau.
• Pada beberapa jenis tumbuhan, ada yang berguna sebagai tempat menyimpan cadangan makanan atau sebagai alat reproduksi vegetatif. Misalnya wortel yang memiliki akar tunggang yang membesar, yang berfungsi sebagai tempat menyimpan makanan. Sementara itu, pada tumbuhan sukun dari bagian akar dapat tumbuh tunas yang akan dapat tumbuh menjadi individu baru.

 Struktur Morfologi Pada Akar Tumbuhan

• leher/pangkal akar “Collum”

Yang merupakan bagian yuang menghubungkan antara akar dengan batang tumbuhan.

• Batang Akar “Corpus Radicis”

Yang meliputi bagian antara leher akar dan ujung akar.

•          Cabang Akar “Radix Lateralis”

Yang merupakan bagian yang tidak langsung bersambung dengan pangkal akar, namun keluar dari akar pokok dan dapat membentuk percabangan akar lagi.

• Rambut Akar/Bulu Akar “Pilus Radicalis”

Yang merupakan rambut-rambut halus yang bercabang-cabang yang tumbuh dari sel-sel epidermis yang tumbuh dekat ujung akar, yang berfungsi untuk memperluas daerah penyerapan air dan hara mineral. Dapat dikatakan bahwa rambut akar.bulu akar ialah bagian yang tumbuh akibat penonjolan sel-sel kulit akar yang panjang yang bentuknya seperti rambut atau bulu.

• Ujung Akar “Apex radicis”

Yang merupakan bagian paling bawah dari morfologi akar tumbuhan yang dilindungi oleh tudung akar “kaliptra”. Bagian ini merupakan bagian akar yang paling muda yang terdiri atas jaringan-jaringan yang masih aktif mengalami pertumbuhan.

•          Tudung Akar “Kaliptra”

Yang merupakan bagian paling ujung dari akar yang berfungsi untuk melindungi akar terhadao kerusakan pada saat menembus partikel tanah. Bagian khusus yang terdapat di tudung akar ini ialah kaliptra yang tersusun dari sel-sel parenkim yang kadangkala mengandung pati.

Kaliptra berfungsi sebagai pelindung meristem dan melumasi akar yang sehingga gesekan antara ujunga akar dan tanah yang berkurang pada saat akar menembus pori-pori tanah. Umumnya pada banyak tumbuhan, kaliptra membentuk struktur khusus yang disebut dengan kolumela.

 

Sistem Perakaran

Sistem perakaran merupakan jenis-jenis akar yang di tinjau dari pertumbuhan struktur akarnya. Ketika suatu tumbuhan masih dalam bentuk lembaga didalam biji, calon akar sudah terbentuk, dan disebut akar lembaga (radicula). Pada perkembangan selanjutnya, saat biji berkecambah sampai menjadi tumbuhan dewasa, akar lembaga dapat memperlihatkan perkembangan yang berbeda. Berdasarkan hal ini, sistem perakaran tumbuhan dibedakan atas dua macam, yaitu sistem akar tunggang dan sistem akar serabut.

1.       Sistem akar tunggang

Pada sistem akar tunggang, akar pokok atau batang akar dapat dibedakan dengan jelas dari cabang-cabangnya. Hal ini disebabkan karena pertumbuhan akar pokok jauh lebih cepat daripada pertumbuhan cabang , sehingga batang akar sangat jelas terlihat. Hal ini terjadi karena akar lembaga tumbuh terus menjadi akar pokok yang bercabang-cabang menjadi akar-akar yang lebih kecil.

Akar pokok yang berasal dari akar lembaga disebut akar tunggang ( radix primaria). Susunan akar yang demikian biasanya terdapat pada tumbuhan berbiji berkeping dua (dikotil) dan tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae).

Akar tunggang yang bercabang berbentuk kerucut panjang, tumbuh lurus kebawah, bercabang banyak, dan cabang-cabangnya bercabang lagi, sehingga dapat memberi kekuatan yang lebih besar kepada batang, dan juga daerah perakaran menjadi amat luas, sehingga dapat menyerap air dan unsur hara yang lebih banyak. 

Tumbuhan yang termasuk dalam tumbuhan dikotil antaralain: jarak pagar, singkong, karet, kangkung, kedelai, jambu biji, dll.

2.       Sistem Akar Serabut

Pada struktur ini, akar pokok tidak dapat dibedakan dengan jelas dari cabang-cabangnya. Hal ini disebabkan karena pertumbuhan cabang sama cepat dengan pertumbuhan akar pokok, sehingga batang akar sukar dibedakan dari cabang-cabangnya.

Pada struktur ini akar lembaga dalam perkembangan selanjutnya mati dan kemudian disusul oleh sejumlah akar yang kurang lebih sama besar dari semua nya keluar dari pangkal batang. Karena bukan berasal dari calon akar, tetapi merupakan akar liar yang berbentuk seperti serabut, maka disebut akar serabut ( radix adventicia ), yang terdapat pada tumbuhan biji berkeping satu (monokotil )

Tumbuhan yang termasuk dalam kelompok tumbuhan monokotil antara lain: jagung, padi, tebu, dll.

 

B.      Struktur Dan Morfologi Batang Tumbuhan

 

Batang merupakan bagian tumbuhan yang umumnya ada di atas tanah. Batang merupakan tempat keluarnya daun, bunga dan buah. Selain itu organ batanglah yang menyebabkan tumbuhan bisa berdiri tegak sekaligus sebagai penompang.

Batang merupakan organ tumbuhan yang tak kalah penting dengan akar dan daun. Kedudukan batang bagi tumbuhan dapat di samakan dengan rangka pada manusia dan hewan. Dengan kata lain, batang merupakan sumbu tubuh tumbuhan.

Batang mempunyai fungsi utama sebagai jalur transportasi air dan zat-zat hara dari akar ke daun dan sebaliknya. Selain itu, batang mendukung bagian-bagian tumbuhan yang ada di atas tanah yaitu daun, bunga dan buah. Melalui percabangan nya, batang dapat memperluas bidang asimilasi. Pada beberapa  tumbuhan, batang berfungsi sebagai tempat penimbunan zat-zat makanan cadangan.

Umumnya batang mempunyai sifat antara lain berbentuk panjang. Bulat seperti silinder. Pada batang terdapat buku-buku ( nodus ), tempat duduknya daun. Jarak antara buku di sebut ruas ( internodus ). Batang biasa nya tumbuh ke atas, menuju cahaya ( fototrofi positif ) atau matahari ( heliotrofi positif ).

 

Untuk dapat memahami tentang struktur morfologi dan fungsi akar dan batang tumbuhan, silakan kalian lakukan kegiatan 1 pada LKPD yang disediakan.

 

C.      Tumbuhan yang mengalami modifikasi struktur dan fungsi akar dan batang

 

Pada beberapa tumbuhan, akar mengalami modifikasi sehingga dapat memiliki fungsi untuk menyimpan cadangan makanan, misalnya pada singkong dan bengkoang serta berfungsi untuk menyerap oksigen atau untuk bernapas, misalnya pada tumbuhan bakau.

Pada wortel, akar tunggang berfungsi menyimpan cadangan makanan yang akan digunakan tumbuhan selama perbungaan dan pembentukan buah.

Selain akar, batang dan daun tumbuhan juga dapat mengalami modifikasi. Batang tumbuhan yang mengalami modifikasi berfungsi menyimpan cadangan makanan, misalnya pada tumbuhan tebu, kentang, talas, dan rimpang jahe, lengkuas. Selain berfungsi menyimpan cadangan makanan, umbi kentang dan rimpang jahe/lengkuas berfungsi sebagai alat perkembangbiakan vegetatif.

 

Untuk dapat memahami tentang tumbuhan yang mengalami modifikasi struktur dan fungsi akar dan batang, silakan kalian lakukan kegiatan 2 pada LKPD yang disediakan.

 

 

 

PRINSIP KERJA PESAWAT SEDERHANA PADA SISTEM GERAK MANUSIA

 

Manusia memiliki kemampuan untuk bergerak dan melakukan aktivitas. Seperti berjalan, berlari dan menari. Kemampuan melakukan gerakan tubuh pada manusia didukung adanya system gerak. System gerak merupakan hasil kerja sama antar organ system gerak, seperti rangka (tulang), persendian, dan otot.

Fungsi rangka (tulang) adalah sebagai alat geak pasif, yang hanya dapat bergerak apabila dibantu oleh otot. Fungsi persendian adalah menghubungkan antar tulang yang satu dengan tulang yang lainnya. Fungsi otot adalah sebagai alat gerak aktif,yang dapat menggerakkan tulang dan organ lainnya sehingga terjadi suat gerakan.

sumber gambar: Dok. Kemdikbud
Mendongakkan kepala

Selain pada peralatan yang biasa kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari, prinsip pesawat sederhana juga ada yang berlaku pada struktur otot dan rangka manusia. Pada saat mendongakkan kepala, jika dianalogikan dengan pesawat sederhana, maka dagu merupakan posisi beban, leher merupakan titik tumpu, dan otot leher bagian belakang merupaka titik kuasa. Oleh karena posisi titik tumpu berada di antara beban dan titik kuasa, sistem ini merupakan pengungkit jenis pertama.

Contoh lain, pada saat mengangkat barbel (beban) dengan tangan, telapak tanga yang menggenggam barbel  berperan sebagai gaya beban, titik tumpu berada pada siku (sendi di antara lengan atas dan lengan bawah), dan titik kuasa adalah lengan bawah. Oleh karena titik tumpu berada di antara lengan beban dan kuasa, system ini disebut sebagai pesawat sederhana pengungkit jenis ketiga.

(a) Seseorang mengangkat barbel, (b) posisi lengan kuasa, lengan beban,
dan penumpu pada tangan saat mengangkat barbel

Selain pada kegiatan mendongakkan kepala, mengangkat barbel, jinjit, berdiri, dan menunduk, prinsip pengungkit juga dapat digunakan untuk menganalisis gerak tubuh pada saat bermain bulu tangkis seperti pada gambar berikut.