Mutasi pada Manusia (Sindrom)

    Manusia dengan jumlah kromosom diploid (2n) 46 buah kromosom (44A + XX atau 44A + XY) jika mengalami mutasi menghasilkan aneuploid trisomi, kromosom individu tersebut akan bertambah satu menjadi 47 kromosom (2n +1). Pada manusia, mutasi karena aneuploid ini dapat mengakibatkan kelainan atau penyakit. Meskipun hal ini membahayakan individu penderita, kelainan tersebut jarang dapat diturunkan, karena umumnya penderita menjadi mandul dan tidak dapat menghasilkan keturunan. Contoh penyakit atau kelainan yang disebabkan oleh mutasi kromosom aneuploid yaitu sindrom Down, sindrom Klinefelter, dan sindrom Turner. Berikut dipaparkan beberapa kelainan akibat mutasi kromosom.

1) Sindrom Turner

Gambar: Kromosom pada orang dengan Sindrom Turner

Sindrom Turner ditemukan oleh H.H. Turner tahun 1939. Ciri-ciri sindrom Tuner sebagai berikut.

Sumber: Wikipedia

a) Kariotipe: 45 XO (44 autosom + satu kromosom X) diderita oleh wanita.
b) Sindrom ini disebabkan oleh sel telur yang tidak mengandung kromosom X dibuahi sperma yang mengandung kromosom X.
c) Tinggi badan cenderung pendek.
d) Perkembangan alat kelamin terlambat (infantil).
e) Sisi leher tumbuh tambahan daging.
f) Bentuk kaki X.
g) Kedua puting susu berjarak melebar.
h) Keterbelakangan mental.

Berikut adalah video tentang mereka yang memberi kesaksian dan berbagi kisah tentang SIndrom Turner:

 

2) Sindrom Klinefelter

Gambar Kromosom pada orang yang hidup dengan Sindrom Klienefelter

Sumber: Wikipedia

2. Sindrom Klinefelter ditemukan oleh Klinefelter tahun 1942. Ciri-ciri sindrom Klinefelter sebagai berikut.

a) Kariotipe: 47, XXY (kelebihan kromosom seks X) diderita oleh pria.
b) Sindrom ini disebabkan oleh sel telur yang membawa kromosom X dibuahi oleh sperma yang mengandung kromosom XY, atau sel telur yang membawa kromosom XX dibuahi oleh sperma yang membawa kromosom Y.
c) Bulu badan tidak tumbuh.
d) Testis mengecil, mandul (steril).
e) Buah dada membesar.
f) Tinggi badan berlebih.
g) Jika jumlah kromosom X lebih dari dua mengalami keterbelakangan mental.

Gambar orang yang hidup dengan Sindrom Klinefelter (Sumber : Wikipedia)

 

3) Sindrom Jacob

Sumber gambar: Earthlink

Sindrom Jacob ditemukan oleh P.A. Jacobs tahun 1965. Ciri-ciri sindrom Jacob sebagai berikut.
a) Kariotipe: 47, XYY (kelebihan kromosom seks Y) diderita oleh pria.
b) Sindrom ini terjadi karena sel telur (X) dibuahi oleh sperma YY (akibat gagal berpisah).
c) Berperawakan tinggi.
d) Bersifat antisosial dan agresif.
e) Suka melawan hukum.

4) Sindrom Down

Gambar: Sketsa wajah anak dengan Down Syndrom

Gambar: Kromosom sindrom Down (Sumber: Wikipedia)

Sindrom Down ditemukan oleh J.L. Down tahun 1866. Ciri-ciri sindrom Down sebagai berikut.
a) Kariotipe: 47 XX atau 47 XY.
b) Mongolisme, bertelapak tebal seperti telapak kera.
c) Mata sipit miring ke samping.
d) Bibir tebal, lidah menjulur, air liur selalu menetes, serta gigi kecil-kecil dan jarang.
e) IQ rendah (+ 40).

Namun, bukan berarti anak dengan Down Sindrom hanya menjadi beban bagi orang lain. Mereka pun juga bisa berprestasi dan berkiprah bagi sesamanya. Berikut video inspirasional tentang anak-anak yang hidup dengan Sindrom Down:

 

 

Berikut juga video dari ISDI Indonesia tentang anak-anak Down Syndrome yang memiliki bakat di bidang seni musik.

5) Sindrom Edwards (Trisomi 18)

Gambar: Anak dengan Syndrome Edwards (Sumber: health)

a) Kariotipe: 45 A + 18 + XX atau 45 A + 18 + XY.
b) Sindrom ini terjadi akibat gagal berpisah pada autosom nomor 18 ketika pembentukan sel telur.
c) Tulang tengkorak lonjong.
d) Dada pendek dan lebar.
e) Kedudukan telinga rendah dan tidak wajar.
f) Mulut kecil.
9) Mengalami keterbelakangan mental.

6) Sindrom Metafemale
a) Kariotipe: 44 A + XXX diderita oleh wanita.
b) Sindrom ini terjadi karena sel telur yang mengandung kromosom XX (akibat gagal berpisah) dibuahi oleh sperma X.
c) Payudara tidak berkembang.
d) Menstruasi tidak teratur, dan steril.
e) Mengalami gangguan mental.
f) Pada umumnya tidak berusia panjang.

Jenis-jenis Mutasi Kromosom

Mutasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan gen dalam kromosom. Mutasi ini sering terjadi karena adanya kesalahan saat meiosis. Mutasi kromosom dibedakan menjadi dua sebagai berikut.

a. Mutasi Karena Adanya Perubahan Struktur Kromosom

Mutasi ini melibatkan perubahan banyak gen dalam kromosom. Oleh karena itu, mutasi ini dapat memicu
terjadinya kelainan pada individu. Perubahan struktur kromosom dapat terjadi karena peristiwa berikut.

1) Delesi dan Duplikasi
Delesi dapat terjadi jika ada suatu alel yang hilang dari kromosomnya. Jika alel yang hilang tersebut berpindah ke kromosom homolognya, disebut duplikasi. Prosesnya sebagai berikut.

Peristiwa delesi dan duplikasi dapat mengakibatkan perubahan gen. Oleh karena itu, peristiwa ini dapat mengakibatkan kelainan genetis. Contoh: sindrom Turner, yaitu hilangnya satu kromosom X sehingga hanya mempunyai 45 kromosom 22AAXO.

2) Inversi
Inversi yaitu peristiwa terputusnya kromosom di dua tempat dan patahan tersebut dapat bergabung kembali dengan urutan terbalik. Inversi dapat dibedakan menjadi dua tipe, yaitu sebagai berikut.

a) Inversi parasenstris, yaitu inversi yang terjadi pada satu lengan kromosom.

b) Inversi perisentris, yaitu inversi yang terjadi pada dua lengan kromosom.

3). Translokasi
Translokasi terjadi jika bagian dari satu kromosom menempel pada kromosom yang bukan homolognya. Dari peristiwa translokasi ini akan terbentuk kromosom baru. Jika translokasi terjadi saat meiosis, beberapa gamet akan kekurangan gen. Peristiwa ini kadang dapat menimbulkan bahaya terkadang juga tidak.

Contoh: seorang penderita sindrom Down. Penderita ini mempunyai kromosom nomor 21 hanya sepertiga kromosom aslinya. Sementara itu, bagian kromosom yang lain menempel pada kromosom yang bukan homolognya. Selain itu, kanker dan kemandulan juga bisa disebabkan oleh peristiwa translokasi ini.

b. Mutasi Karena Perubahan Jumlah Kromosom
Secara normal, jumlah set kromosom setiap makhluk hidup selalu tetap. Contoh: set kromosom tubuh manusia memiliki 46 buah kromosom, jagung 20 buah, dan kelinci 44 buah. Kromosom-kromosom tersebut berpasangan dengan kromosom homolognya. Jumlah set kromosom homolog ini disebut ploidi. Pada sel
tubuh manusia (sel somatis), jumlah set kromosom homolognya diploid (2n), sedangkan pada sel-sel gamet jumlah set kromosom homolognya haploid (n). Melalui fertilisasi, sel-sel gamet akan melebur membentuk zigot dengan jumlah kromosom diploid (2n). Jumlah set dasar kromosom ini disebut genom.

Macam perubahan kromosom yang dapat mengakibatkan mutasi.

1) Perubahan jumlah kromosom secara keseluruhan (euplodi)
Pada umumnya set kromosom organisme adalah diploid (2n). Apabila mengalami perubahan, maka set kromosomnya menjadi:

a) monoploid (n): setiap kromosom dalam jumlah tunggal (tidak berpasangan) misal A B C
b) triploid (3n): setiap kromosom berpasangan tiga, misal AAA BBB CCC
c) tetraploid (4n): setiap kromosom berpasangan empat, misal AAAA BBBB CCCC

Adapun poliploidi adalah keadaan sel yang memiliki jumlah kromosom lebih dari dua set. Saat pembentukan gamet, terkadang nukleus sel tidak melanjutkan pembelahan meiosis II. Jika hal ini terjadi, gamet yang terbentuk bukan gamet haploid, melainkan gamet diploid (2n). Gamet diploid akan melakukan fertilisasi dengan gamet haploid (n) menghasilkan zigot triploid (3n). Berikut dipaparkan tabel mengenai jumlah kromosom dan besar poliploidi pada beberapa tanaman budi daya.

 

Berdasarkan prosesnya, poliploidi dibedakan menjadi autopoliploid dan allopoliploid. Autopoliploid adalah proses pembentukan poliploid menggunakan kromosom yang berasal dari spesies yang sama. Allopoliploidi adalah proses pembentukan poliploid kromosom yang berasal dari spesies berbeda. Contoh allopoliploid pada buah pisang (Musa paradisiaca) merupakan hibrid baru dari Musa abuminata dan Musa balbisiana. Adapun perubahan jumlah kromosom dalam satu sel disebut aneuploid. Aneuploid adalah perubahan jumlah kromosom dalam satu set kromosom. Perubahan jumlah ini dapat berkurang atau bertambah.

2) Perubahan sebagian pasangan kromosom
Aneuploid terjadi karena peristiwa gaga! berpisah (nondisjunction), yaitu pada saat bagian-bagiandari sepasang kromosom yang homolog tidak memisahkan diri sebagaimana mestinya pada waktu meiosis I, atau pada saat pasangan kromatid gaga! berpisah selama meiosis II. Pada peristiwa ini satu gamet menerima dua jenis kromosom yang sama dan satu gamet lainnya tidak mendapat salinan sama sekali. Sementara itu, kromosom-kromosom lainnya akan terdistribusi secara normal.

Keterangan gambar:

(a) Kromosom homolog dapat gaga! berpisah selama anafase meiosis I
(b) Kromatid gaga! berpisah selama anafase meiosis II

Jika salah satu gamet-gamet yang menyimpang tersebut bersatu dengan gamet normal, keturunannya akan memiliki jumlah kromosom tidak normal. Kromosom yang berpasangan normal yaitu 2n, disebut disomi. Jika satu kromosom hilang sehingga sel memiliki jumlah kromosom 2n —1, sel aneuploidinya disebut monosomi, jika dua kromosom yang hilang disebut nulisomi (2n — 2). Jika kromosom yang hadir di dalam sel telur yang sudah dibuahi dalam bentuk triplikat maka sel aneuploidinya memiliki total kromosom 2n + 1 yang disebut trisomi. Setelah itu, mitosis akan meneruskan kelainan tersebut pada semua sel embrionik. Oleh karena itu, organisme tersebut akan memperlihatkan gejala keabnormalan jumlah gen tersebut.

Mutasi pada penderita Sickle Cell Anemia

Sebagai contoh mutasi gen pada manusia yang mengakibatkan kelainan sickle-cell anemia. Penderita kelainan ini gennya mengalami penggantian satu jenis basa nitrogen dan menghasilkan kesalahan dalam susunan rantai polipeptida asam amino pada molekul hemoglobin. Terjadinya sickle-cell anemia dijelaskan
dalam uraian berikut.

1. Molekul DNA mengalami mutasi berupa penggantian basa timin dengan adenin pada rantai nukleotida.

2) mRNA menghasilkan triplet kodon GUA.

3) Asam amino yang dihasilkan berupa valin.

4) Molekul hemoglobin yang tersusun dari rantai asam amino abnormal dinamakan hemoglobin — S. Hemoglobin ini mengakibatkan sel darah berbentuk bulan sabit sehingga tidak mampu mengikat oksigen secara efisien. Oleh karena sifatnya cepat rusak, mutasi ini mengakibatkan anemia berat.

Sel darah merah yang mengalami anemia sickle cell berbentuk bulan sabit

Mutasi Gen

1. Pengertian Mutasi
Mutasi adalah peristiwa perubahan informasi genetik (DNA) dari suatu organisme yang bersifat menurun. Agen yang mengakibatkan mutasi disebut mutagen. Makhluk hidup yang mengalami mutasi disebut mutan.

2. Macam-Macam Mutasi
Macam mutasi berdasarkan tempat sel yang bermutasi.

a. Mutasi somatik, yaitu mutasi yang terjadi pada sel-sel soma (sel tubuh) seperti zigot, sel-sel embrio, maupun sel dewasa. Mutasi ini hanya diwariskan pada anak sel yang dihasilkan secara mitosis. Contoh mutasi somatik pada orang dewasa adalah kanker kulit (karsinoma) di sekitar mata. Sel-sel ini pembelahannya tidak terkontrol (sel terus membelah) sehingga mengganggu fungsi tubuh.

b. Mutasi gametik, yaitu mutasi yang terjadi pada sel garnet. Oleh karena terjadi pada sel garnet dan sel garnet melakukan pembuahan, hasil mutasi ini diwariskan kepada keturunannya. Gen-gen yang mengalami mutasi di dalam garnet dapat berupa mutasi autosomal (jika gen-gennya terdapat pada kromosom autosomal) maupun mutasi gonosom (jika gen-gennya terdapat pada kromosom kelamin). Adapun mutasi gen-gen garnet yang terdapat pada kromosom kelamin dinamakan mutasi tertaut kelamin.

Macam mutasi berdasarkan bagian yang bermutasi.

1. Mutasi Gen/Mutasi Titik/Point Mutation
Mutasi ini dapat terjadi jika ada perubahan pada susunan basa nitrogen. Mutasi gen ini merupakan mutasi titik. Jadi, jika pada suatu lokus terjadi mutasi, maka  lokus lain pada kromosom tersebut tidak terpengaruh.

Pengaruh dari mutasi ini dapat terlihat ataupun tidak. Jika mutasi terjadi pada tempat yang tepat, akan berpengaruh pada suatu sifat. Berdasarkan mekanisme perubahannya, mutasi gen dapat terjadi karena hal-hal berikut.

a. Substitusi (Penggantian) Basa Nitrogen
Mutasi gen dapat terjadi jika ada perubahan satu nukleotida dalam gen.

Gambar: Perbedaan susunan mRNA normal dan mRNA yang mengalami silent mutation

Perhatikan gambar di atas! Pada kodon GGC basa nitrogen C diganti dengan U sehingga kodon berubah menjadi GGU. Akan tetapi, perubahan ini tidak akan membawa pengaruh pada sintesis protein karena kodon GGC dan GGU mengkode asam amino yang sama, yaitu glisin. Pada sintesis protein, satu asam amino dapat dikodekan oleh beberapa kodon. Seperti asam amino glisin dapat dikodekan dengan GGU, GGA, GGC, dan GGG. Peristiwa mutasi gen yang tidak memberikan perubahan pada sintesis protein ini juga disebut mutasi diam (silent mutation).

Apabila suatu peristiwa substitusi dapat mengakibatkan perubahan pada satu asam amino di dalam daerah penting suatu protein, contoh pada sisi aktif suatu enzim, perubahan tersebut dapat mengubah aktivitas protein. Perubahan tersebut dapat mengarah pada perbaikan protein ataupun dapat mengakibatkan mutasi yang bersifat mengganggu. Jika demikian, dapat menciptakan protein yang tidak bermanfaat atau protein kurang aktif yang sifatnya merugikan.

Gambar:

Perbedaan susunan mRNA normal dan mRNA yang mengalami missense mutation

Dari gambar di atas tampak kodon GGC yang mengkode glisin digantikan oleh AGC yang mengkode serin. Kondisi ini mengakibatkan protein yang dibentuk berubah. Perubahan tersebut kemungkinan besar juga mengakibatkan perubahan fungsi protein. Peristiwa mutasi seperti ini dikenal dengan nama mutasi
salah arti (missense mutation).

Akan tetapi, jika mutasi titik mengubah kodon untuk suatu asam amino menjadi kodon stop, maka translasi akan dihentikan sebelum waktunya. Oleh karena itu, rantai polipeptida yang dihasilkan akan lebih pendek dibandingkan polipeptida yang dikode oleh gen normal.
Contoh:

Gambar  Perbedaan susunan mRNA normal dan mRNA yang mengalami nonsense mutation.

Pada gambar terlihat bahwa kodon kedua yaitu AAG mengalami mutasi menjadi UAG. Semula kodon AAG mengkode pembentukan lisin setelah basa A diganti dengan basa U menjadi UAG, maka kodon ini tidak lagi mengkode lisin melainkan kodon yang mengakhiri pembacaan gen (kode "stop"). Adanya kode "stop" ini mengakibatkan kodon ketiga (UUU) dan seterusnya tidak diterjemahkan. Perubahan yang mengubah kodon asam amino menjadi kodon stop disebut mutasi tanpa arti (nonsense mutation). Hampir semua mutasi tanpa arti mengakibatkan protein yang dihasilkan tidak fungsional.

b. Delesi dan Insersi Basa Nitrogen
Delesi yaitu penghapusan atau pengurangan basa nitrogen pada gen.
Contoh:

Gen normal

Setelah gen normal mengalami kehilangan basa nitrogen U pada kodon ke-9, maka nukleotida berikutnya bergeser maju, sehingga terbentuk susunan rantai nukleotida berikut.

Insersi (adisi) yaitu penambahan atau penyisipan satu basa nitrogen pada gen.
Contoh:

Gen normal

Delesi dan insersi dapat berpengaruh terhadap sintesis protein. Mutasi gen karena delesi dan insersi dapat mengakibatkan terjadinya pergeseran "pembacaan" pesan pada kode genetik. Peristiwa mutasi seperti ini disebut sebagai mutasi pergeseran kerangka (frameshift mutations). Mutasi ini juga dapat menghasilkan protein yang tidak berguna atau rusak.

 

 

 

Penyakit dan Gangguan pada Jantung Manusia

Sebagai organ yang senantiasa bekerja tanpa henti, jantung dapat mengalami gangguan dan terserang penyakit. Berikut adalah penyakit atau gangguan yang dapat menyerang jantung manusia:

1) Jantung Koroner
Penyakit ini disebabkan adanya penyumbatan pada arteri kecil di dinding jantung yang terjadi karena penebalan dinding jantung sebelah dalam. Akibatnya, aliran darah menjadi kurang lancar. Apabila tidak segera diatasi, penyumbatan ini dapat menyebabkan sel-sel otot jantung mengalami kematian sehingga terjadi gangguan dalam kontraksi otot jantung.

Gangguan kontraksi jantung dapat menghambat pemompaan darah. Orang-orang yang rentan terhadap penyakit jantung koroner yaitu perokok, orang yang mengonsumsi lemak berlebihan, dan orang-orang lanjut usia.

2) Gagal Jantung
Gagal jantung atau Heart Failure merupakan penyakit jantung yang paling menakutkan. Biasanya jantung penderita berdetak tidak normal atau tidak berdetak sebagaimana mestinya.

3) Pericarditis
Pericarditis adalah penyakit radang yang mengitari lapisan jantung yang disebabkan oleh infeksi. Namun gangguan ini jarang terjadi.

4) Irama Jantung Abnormal
Jantung secara normal berdetak 60–100 kali per menit (sekitar 100 ribu/hari). Jantung yang berdetak tidak normal disebut arryhytmia atau dysrhythmia. Jantung yang berdetak lambat (di bawah 60 kali/menit) disebut bradyarrhythmia, sedangkan yang cepat (berdetak di atas
100 kali/menit) disebut tachyarrhytmia.

5) Heart Valve Disease
Penyakit ini merupakan gangguan jantung akibat rusaknya katup jantung. Katup jantung ini berfungsi sebagai pengatur aliran darah yang masuk searah menuju jantung.

6) Cardiomyopathies
Gangguan otot jantung yang ditandai dengan adanya pembesaran atau pengecilan jantung secara tidak normal, sehingga jantung menjadi kaku. Akibatnya jantung bisa melemah sehingga jantung memompa secara tidak normal. Tanpa penanganan lebih lanjut bisa berakibat gagal jantung atau jantung bisa berdetak tidak normal. Penyakit jantung biasanya terjadi akibat gaya hidup, pola makan, dan aktivitas sehari-hari yang tidak sesuai dengan kesehatan.

Struktur Jantung Manusia

Jantung terletak di dalam dada agak sebelah kiri. Jantung merupakan organ yang sangat penting pada proses peredaran darah. Jantung manusia terdiri atas empat ruang, yaitu atrium (serambi) kanan dan kiri serta ventrikel (bilik) kanan dan kiri. Secara struktur, dinding atrium lebih tipis daripada dinding ventrikel. Adapun dinding ventrikel kiri lebih tebal daripada ventrikel kanan. Hal ini karena ventrikel kiri memerlukan kekuatan yang lebih besar untuk memompa darah ke seluruh tubuh.

Atrium kiri dan kanan dipisahkan oleh sekat yaitu septum atrioreum. Sementara itu, ventrikel kiri dan kanan dipisahkan oleh sekat yaitu septum interventrikularis. Saat embrio sekat atrium belum tertutup, sehingga pada sekat ini terdapat lubang. Lubang tersebut dinamakan foramen ovale. Adapun sekat pemisah antara atrium dan ventrikel dinamakan septum atrioventrikularis.

Selain sekat, jantung juga memiliki katup yang disebut valvula atau katup jantung. Katup jantung yang berada di antara atrium kanan dan ventrikel kanan disebut valvula trikuspidalis. Katup antara atrium kiri dan ventrikel kiri dinamakan valvula bikuspidalis. Katup-katup tersebut berfungsi untuk menjaga agar darah dalam jantung tidak kembali ke tempat semula. Selain pada jantung, di aorta juga terdapat katup yang disebut valvula semilunaris.

Otot jantung (miokardium) memiliki struktur seperti otot lurik tetapi bercabang-cabang. Otot jantung ini disarafi oleh saraf tidak sadar. Saraf tersebut menempel di jantung bagian tengah, di antara dua bilik sebagai berkas yang menyebar. Berkas saraf ini disebut berkas His.

Berikut tayangan video tentang kerja jantung dalam tubuh manusia.

 

Saat melakukan fungsinya, jantung berdenyut dengan siklus kontraksi-relaksasi. Periode relaksasi yaitu atrium menguncup dan ventrikel mengembang (relaksasi). Kondisi ini disebut diastole. Adapun periode kontraksi disebut sistole, terjadi saat otot ventrikel berkontraksi (ventrikel menguncup) dan darah terdorong keluar. Pada umumnya, orang dewasa yang normal memiliki tekanan sistol kurang lebih 120 mmHg dan tekanan diastol kurang lebih 80 mmHg. Tekanan darah ini dapat diketahui menggunakan alat tensimeter atau spigmomanometer.

Gangguan pada Sistem Kekebalan Tubuh

Sistem kekebalan tubuh dapat mengalami beberapa gangguan, di antaranya sebagai berikut.

1) Alergi
Alergi atau hipersensitivitas adalah suatu respons imun yang berlebihan terhadap suatu senyawa yang masuk ke dalam tubuh. Senyawa yang dapat menimbulkan alergi disebut alergen. Alergen dapat berupa debu, serbuk sari, gigitan serangga, rambut kucing, dan jenis makanan
tertentu misal udang.

Proses terjadinya alergi diawali dengan masuknya alergen ke dalam tubuh. Alergen tersebut akan merangsang sel-sel B plasma untuk menyekresikan antibodi IgE. Alergen yang masuk ke dalam tubuh pertama kali tidak akan menimbulkan gejala alergi. Namun, IgE yang terbentuk akan berikatan dengan mastosit. Akibatnya, ketika alergen masuk ke dalam tubuh untuk kedua kalinya, alergen akan terikat pada IgE yang telah berikatan dengan mastosit.

Keadaan ini mengakibatkan sel-sel mastosit melepaskan histamin yang berperan dalam proses pembesaran dan peningkatan permeabilitas pembuluh darah (inflamasi). Respons inflamasi ini mengakibatkan timbulnya gejala alergi, misal bersin, kulit terasa gatal, mata berair, hidung berlendir, dan kesulitan bernapas. Pemberian antihistamin dapat menghentikan gejala alergi.

2) Autoimunitas
Autoimunitas merupakan gangguan pada sistem kekebalan tubuh saat antibodi yang diproduksi justru menyerang sel-sel tubuh sendiri karena tidak mampu membedakan sel tubuh sendiri dengan sel asing. Autoimunitas dapat disebabkan oleh gagalnya proses pematangan sel T di kelenjar timus. Autoimunitas dapat mengakibatkan beberapa kelainan berikut.

a) Diabetes melitus, disebabkan oleh antibodi yang menyerang sel-sel beta di pankreas yang berfungsi menghasilkan insulin. Hal ini mengakibatkan tubuh kekurangan hormon insulin sehingga kadar gula darah meningkat.

b).Myasthenia gravis, disebabkan oleh antibodi yang menyerang otot lurik. Hal ini mengakibatkan otot lurik mengalami kerusakan. Contoh kerusakan otot lurik pada mata

 

Sumber gambar: blog ini

c). Addison’s disease, disebabkan oleh antibodi yang menyerang kelenjar adrenalin. Hal ini mengakibatkan tubuh kehilangan berat badan, kadar gula darah menurun, mudah lelah, dan pigmentasi kulit meningkat. Gambar  berikut menunjukkan seseorang yang terkena addison’s disease.

3) AIDS
AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome) merupakan
kumpulan berbagai penyakit yang disebabkan oleh melemahnya sistem kekebalan tubuh. Penyakit ini disebabkan oleh infeksi HIV (Human Immunodeficiency Virus). Struktur HIV dapat dilihat pada Gambar di samping Virus tersebut menyerang sel T pembantu yang berfungsi menstimulasi pembentukan jenis sel T lainnya dan sel B plasma. Hal ini mengakibatkan kemampuan tubuh melawan kuman penyakit menjadi berkurang.

Sel T pembantu menjadi target utama HIV karena pada permukaan selnya terdapat molekul CD4 sebagai reseptor. Infeksi dimulai ketika molekul glikoprotein (gp120) yang terdapat pada permukaan HIV menempel ke reseptor CD4 pada permukaan sel T pembantu. Virus tersebut kemudian masuk ke dalam sel T pembantu secara endositosis dan memulai replikasi (memperbanyak diri). Selanjutnya virus-virus baru keluar dari sel T yang terinfeksi secara eksositosis atau dengan cara melisiskan sel. Perhatikan penjelasan dan proses infeksi HIV pada sel T berikut!

 

Adapun proses HIV menjadi AIDS dapat disaksikan pada video berikut.

Jenis-jenis Kekebalan Tubuh

Respons kekebalan tubuh terhadap antigen dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu kekebalan humoral (antibody-mediated immunity) dan kekebalan seluler (cell-mediated immunity).

Sementara itu, berdasarkan cara memperolehnya, kekebalan tubuh digolongkan menjadi dua kelompok, yaitu kekebalan aktif dan kekebalan pasif.

Gambar: Proses imunisasi pada balita.

1) Kekebalan Humoral
Kekebalan humoral melibatkan aktivitas sel B dan antibodi yang beredar dalam cairan darah dan limfe. Ketika suatu antigen masuk ke dalam tubuh untuk pertama kalinya, sel B pembelah akan membentuk sel B plasma dan sel B pengingat. Sel B plasma akan menghasilkan antibodi yang berfungsi mengikat antigen. Dengan demikian, makrofag akan lebih mudah menangkap dan menghancurkan patogen. Setelah infeksi berakhir, sel B plasma akan mati, sedangkan sel B pengingat akan tetap hidup dalam waktu lama. Serangkaian respons terhadap patogen ini disebut respons kekebalan primer.

Apabila antigen yang sama masuk kembali ke dalam tubuh, sel B pengingat akan mengenalinya dan menstimulasi pembentukan sel B plasma. Sel B plasma berfungsi memproduksi antibodi. Respons tersebut dinamakan respons kekebalan sekunder. Respons kekebalan sekunder terjadi lebih cepat dan lebih besar dibandingkan respons kekebalan primer. Hal ini dikarenakan adanya memori imunologi, yaitu kemampuan sistem imun untuk mengenali antigen yang pernah masuk ke dalam tubuh. Perhatikan gambar berikut!

2) Kekebalan Seluler
Kekebalan seluler melibatkan sel T yang bertugas menyerang sel-sel asing atau jaringan tubuh yang terinfeksi secara langsung. Ketika sel T pembunuh kontak dengan antigen pada permukaan sel asing, sel T pembunuh akan menyerang dan menghancurkannya dengan cara merusak membran sel asing. Apabila infeksi telah berhasil ditangani, sel T supresor akan menghentikan respons kekebalan dengan cara menghambat aktivitas sel T pembunuh dan membatasi produksi antibodi.

Berdasarkan cara memperolehnya, kekebalan tubuh dibedakan menjadi:

1) Kekebalan Aktif
Kekebalan aktif merupakan kekebalan yang dihasilkan oleh tubuh itu sendiri. Kekebalan ini dapat diperoleh secara alami dan secara buatan. Kekebalan aktif alami diperoleh setelah seseorang mengalami sakit akibat infeksi suatu kuman penyakit. Setelah sembuh dari sakit, orang tersebut akan menjadi kebal terhadap penyakit tersebut. Sebagai contoh, orang yang pernah sakit campak tidak akan terkena penyakit tersebut untuk kedua kalinya. Adapun kekebalan aktif buatan diperoleh melalui vaksinasi. Vaksinasi adalah proses pemberian vaksin ke dalam tubuh.

Vaksin merupakan siapan antigen yang diberikan secara oral (melalui mulut) atau melalui suntikan untuk merangsang mekanisme pertahanan tubuh terhadap patogen. Vaksin dapat berupa suspensi mikroorganisme yang telah dilemahkan atau dimatikan. Vaksin juga dapat berupa toksoid atau ekstrak antigen dari suatu patogen yang telah dilemahkan. Vaksin yang dimasukkan ke dalam tubuh akan menstimulasi pembentukan antibodi untuk melawan antigen. Akibatnya, tubuh akan menjadi kebal terhadap penyakit jika suatu saat penyakit tersebut menyerang.

2) Kekebalan Pasif
Kekebalan pasif merupakan kekebalan yang diperoleh setelah menerima antibodi dari luar. Kekebalan ini dapat diperoleh secara alami dan buatan. Kekebalan pasif alami dapat ditemukan pada bayi setelah menerima antibodi dari ibunya melalui plasenta saat masih berada di dalam kandungan. Jenis kekebalan ini juga dapat diperoleh dengan pemberian air susu pertama (kolostrum) yang mengandung banyak antibodi.

Sementara itu, kekebalan pasif buatan diperoleh dengan cara menyuntikkan antibodi yang diekstrak dari satu individu ke tubuh orang lain sebagai serum. Kekebalan pasif ini berlangsung singkat, tetapi berguna untuk penyembuhan secara cepat. Contoh pemberian serum antibisa ular pada orang yang dipatuk ular berbisa.

Sistem Pertahanan Tubuh 2

Sistem Pertahanan Tubuh Spesifik

Sistem pertahanan tubuh spesifik merupakan pertahanan tubuh terhadap patogen tertentu yang masuk ke dalam tubuh. Sistem ini bekerja apabila patogen telah berhasil melewati sistem pertahanan tubuh nonspesifik.

Sistem pertahanan tubuh spesifik disebut juga dengan sistem kekebalan tubuh atau sistem imun.

a. Komponen-Komponen Sistem Kekebalan Tubuh
Sistem kekebalan tubuh melibatkan peran limfosit dan antibodi.
1) Limfosit
Limfosit terdiri atas dua tipe, yaitu limfosit B (sel B) dan limfosit T (sel T).

a) Sel B
Proses pembentukan dan pematangan sel B terjadi di sumsum tulang. Sel B berperan dalam pembentukan kekebalan humoral dengan membentuk antibodi. Sel B ini dapat dibedakan menjadi tiga jenis berikut.

(1)Sel B plasma, berfungsi membentuk antibodi.
(2)Sel B pengingat, berfungsi mengingat antigen yang pernah masuk ke dalam tubuh serta menstimulasi pembentukan sel B plasma jika terjadi infeksi kedua.
(3)Sel B pembelah, berfungsi membentuk sel B plasma dan sel B pengingat.

b) Sel T
Proses pembentukan sel T terjadi di sumsum tulang dan proses pematangannya terjadi di kelenjar timus. Sel T berperan dalam pembentukan kekebalan seluler yaitu dengan cara menyerang sel penghasil antigen secara langsung. Sel T juga ikut membantu produksi antibodi oleh sel B plasma. Sel T dapat dibedakan menjadi tiga jenis berikut.

(1) Sel T pembunuh, berfungsi menyerang patogen yang masuk ke dalam tubuh, sel tubuh yang terinfeksi, serta sel kanker secara langsung.
(2) Sel T pembantu, berfungsi menstimulasi pembentukan jenis sel T lainnya dan sel B plasma serta mengaktivasi makrofag untuk melakukan fagositosis.
(3) Sel T supresor, berfungsi menurunkan dan menghentikan respons imun dengan cara menurunkan produksi antibodi dan mengurangi aktivitas sel T pembunuh. Sel T supresor akan bekerja setelah infeksi berhasil ditangani.

2) Antibodi
Semua kuman penyakit pada permukaannya terdapat senyawa protein yang berperan sebagai antigen. Selain itu, antigen juga terdapat pada sel asing atau sel kanker. Antigen yang masuk ke dalam tubuh akan merangsang tubuh untuk membentuk antibodi. Antibodi merupakan senyawa protein yang berfungsi melawan antigen dengan cara mengikatnya.

Selanjutnya, sel asing yang antigennya telah diikat oleh antibodi akan ditangkap dan dihancurkan oleh makrofag. Suatu antibodi bekerja secara spesifik untuk antigen tertentu. Contoh antibodi cacar hanya bekerja untuk antigen cacar. Oleh karena jenis antigen pada setiap kuman penyakit bersifat spesifik maka diperlukan antibodi yang berbeda untuk jenis kuman yang berbeda. Dengan demikian, diperlukan berbagai jenis antibodi untuk melindungi tubuh dari berbagai kuman penyakit.

 

Antibodi tersusun dari dua macam rantai polipeptida yang identik, yaitu dua rantai ringan dan dua rantai berat. Keempat rantai pada molekul antibodi tersebut dihubungkan satu sama lain oleh ikatan disulfida dan bentuk molekulnya seperti huruf Y. Setiap lengan dari molekul tersebut memiliki tempat pengikatan antigen. Perhatikan gambar struktur antibodi berikut!

Antibodi dapat dibedakan menjadi lima tipe, yaitu IgM, IgG, IgA, IgD, dan IgE. Karakteristik
dari kelima tipe antibodi tersebut dapat dilihat dalam tabel berikut.

Sistem Kekebalan Tubuh 1

Di sekeliling kita terdapat banyak bakteri, jamur, dan virus yang dapat masuk ke dalam tubuh kita dan
mengakibatkan sakit. Namun, tubuh kita sudah dilengkapi dengan sistem pertahanan yang dapat melindungi tubuh agar tidak terinfeksi oleh mikroorganisme yang bersifat patogen. 

Sistem pertahanan tubuh atau sistem kekebalan berfungsi melindungi tubuh dari serangan benda asing atau bibit penyakit yang masuk ke dalam tubuh. Benda asing tersebut dapat berupa mikroorganisme penyebab penyakit (patogen) misalnya virus, bakteri, dan jamur.

Berdasarkan cara mempertahankan diri dari penyakit, sistem pertahanan tubuh digolongkan menjadi dua, yaitu pertahanan tubuh nonspesifik dan pertahanan tubuh spesifik.

 

 

 

 

 

 

 

Beberapa lapis pertahanan yang dilakukan oleh tubuh dapat dilihat pada tabel berikut.

1. Sistem Pertahanan Tubuh Nonspesifik

Sistem pertahanan tubuh nonspesifik merupakan pertahanan tubuh yang tidak membedakan mikroorganisme patogen satu dengan yang lainnya. Sistem pertahanan ini dapat diperoleh melalui tiga cara berikut.

a. Pertahanan yang Terdapat di Permukaan Tubuh

1) Pertahanan Fisik
Pertahanan secara fisik dilakukan oleh lapisan terluar tubuh yang menghalangi jalan masuknya patogen ke dalam tubuh. Pertahanan ini dilakukan oleh kulit dan membran mukosa. Lapisan terluar kulit tersusun atas sel-sel mati yang tersusun rapat sehingga patogen sulit untuk menembusnya. Lapisan terluar kulit juga mengandung keratin dan sedikit air sehingga pertumbuhan mikroorganisme terhambat.

2) Pertahanan Mekanik
Pertahanan secara mekanik dilakukan oleh rambut hidung dan silia. Rambut hidung berfungsi menyaring udara yang dihirup dari partikel-partikel berbahaya maupun mikroorganisme. Sementara itu, silia yang terdapat pada trakea berfungsi menyapu partikel-partikel berbahaya yang terperangkap dalam lendir agar keluar bersama air ludah.

3) Pertahanan Kimia
Pertahanan secara kimia dilakukan oleh cairan sekret yang dihasilkan oleh kulit dan membran mukosa. Cairan sekret tersebut mengandung zat-zat kimia yang dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Contohnya minyak dan keringat. Kedua cairan sekret tersebut memberikan suasana asam sehingga mencegah pertumbuhan mikroorganisme di kulit. Sementara itu, air liur (saliva), air mata, dan sekresi mukosa (mukus) mengandung enzim lisozim yang dapat membunuh bakteri. Enzim tersebut menghidrolisis dinding sel patogen sehingga sel kemudian pecah dan mati.

4) Pertahanan Biologis
Pertahanan secara biologis dilakukan oleh populasi bakteri tidak berbahaya yang hidup di kulit dan membran mukosa. Bakteri-bakteri tersebut melindungi tubuh kita dengan cara berkompetisi dengan bakteri patogen dalam memperoleh nutrisi.

b. Respons Peradangan (Inflamasi)

Inflamasi merupakan respons tubuh terhadap kerusakan jaringan, misal akibat tergores atau benturan keras. Adanya kerusakan jaringan mengakibatkan patogen mampu melewati pertahanan tubuh untuk menginfeksi sel-sel tubuh. Jaringan yang terinfeksi selanjutnya akan merangsang mastosit untuk melepaskan histamin dan prostaglandin.

Mastosit berkembang dari salah satu jenis sel darah putih yaitu basofil. Histamin mengakibatkan terjadinya pelebaran pembuluh darah dan peningkatan kecepatan aliran darah sehingga permeabilitas pembuluh darah meningkat. Akibatnya, daerah yang terinfeksi menjadi berwarna kemerahan, panas, bengkak, dan terasa nyeri

Gb. Mekanisme pertahanan tubuh melalui inflamasi

Berdasarkan gambar di atas, mekanisme pertahanan tubuh melalui inflamasi dapat dijelaskan sebagai berikut.

1) Jaringan mengalami luka, kemudian merangsang mastosit mengeluarkan baik histamin maupun senyawa kimia lainnya.
2) Terjadi pelebaran pembuluh darah yang mengakibatkan peningkatan kecepatan aliran darah sehingga permeabilitas pembuluh darah meningkat. Hal ini mengakibatkan terjadinya perpindahan sel-sel fagosit (neutrofil dan monosit) menuju jaringan yang terinfeksi.
3) Sel-sel fagosit kemudian memakan patogen.
Inflamasi berguna bagi sistem pertahanan tubuh karena mencegah infeksi ke jaringan lain serta mempercepat proses penyembuhan. Reaksi tersebut juga berfungsi sebagai sinyal adanya
bahaya dan sebagai perintah agar sel darah putih (neutrofil dan monosit) melakukan fagositosis terhadap mikroba yang menginfeksi tubuh.

c. Fagositosis

Fagositosis merupakan peristiwa suatu sel menelan sel atau benda lain. Proses ini dilakukan oleh sel darah putih yang meliputi neutrofil dan monosit. Neutrofil bekerja dengan memasuki jaringan yang terinfeksi, kemudian menelan patogen. Adapun monosit akan berubah menjadi makrofag terlebih dahulu setelah masuk ke dalam jaringan. Makrofag juga berfungsi menelan patogen. Sel-sel fagosit ini akan bekerja setelah memperoleh sinyal kimiawi dari jaringan yang terinfeksi patogen.

Makrofag disebut juga big eaterskarena berukuran besar, mempunyai bentuk tidak beraturan, dan
membunuh patogen dengan cara fagositosis. Makrofag membunuh patogen dengan cara menyelubungi sel patogen dengan pseudopodia (kaki semu) kemudian menelannya. Patogen tersebut selanjutnya dihancurkan dengan bantuan lisosom.

Setelah infeksi tertanggulangi, beberapa neutrofil dan sel fagosit lainnya akan mati bersamaan dengan matinya sel-sel tubuh dan patogen. Sel-sel fagosit yang masih hidup maupun yang sudah mati serta sel-sel tubuh yang rusak selanjutnya akan membentuk nanah. Terbentuknya nanah merupakan indikator bahwa infeksi telah sembuh.

d. Protein Antimikroba
Salah satu jenis protein yang berperan dalam sistem pertahanan tubuh nonspesifik yaitu protein komplemen. Protein komplemen membunuh bakteri penginfeksi dengan cara membentuk lubang pada dinding sel dan membran plasma bakteri tersebut. Hal ini mengakibatkan ion-ion Ca2+ keluar dari sel bakteri. Sementara itu, cairan dan garam-garam dari luar bakteri akan masuk ke dalam sel bakteri. Masuknya cairan dan garam ini mengakibatkan sel bakteri hancur.

Jenis protein lain yang berperan dalam sistem pertahanan tubuh nonspesifik yaitu interferon. Interferon dihasilkan oleh sel-sel yang terinfeksi oleh virus. Senyawa tersebut dihasilkan ketika virus
memasuki tubuh tidak melalui pembuluh darah, melainkan melalui kulit dan selaput lendir. Interferon
selanjutnya akan berikatan dengan sel-sel yang tidak terinfeksi. Sel-sel yang telah berikatan dengan
interferon akan membentuk zat yang mampu mencegah replikasi virus. Dengan demikian, serangan
virus dapat dicegah.

(a).Mekanisme penghancuran bakteri oleh protein komplemen
(b).Mekanisme pembentukan lubang pada dinding sel dan membran plasma bakteri oleh protein komplemen

Download Soal Detik detik UN Biologi SMA tahun 2013

Zona Biologi Kita bekerja sama dengan divisi pemasaran Detik-Detik Ujian Nasional untuk mereview produk buku terbarunya, yaitu Detik detik UN 2014 khususnya buku Detik Biologi SMP dan SMA. Oleh karena itu kali ini Zona Biologi Kita akan mereview soal-soal dari Detik-detik UN Biologi SMA tahun lalu. harapannya sobat Zona Biologi dapat mendapatkan gambaran tentang kualitas soal buku best seller tersebut. Baiklah berikut beberapa contoh soal serta pembahasan soal detik-detik UN Biologi SMA tahun lalu. Anda juga bisa mengunduh sampel soalnya pada link download di bawah posting ini. Jangan lupa beli untuk membeli bukunya.

26. Asam piruvat merupakan hasil akhir dari proses
glikolisis. Asam piruvat sebelum masuk ke dalam
siklus Krebs diubah terlebih dahulu menjadi . . . .
A. Co-enzim A
B. asetil Co-A
C. asam sitrat
D. asam a-ketoglutarat
E. asam fumarat

27. Tahap-tahap dalam siklus Calvin sebagai berikut.
1) Terjadi pengubahan NADPH2 menjadi NADP+.

2) Fiksasi CO2 oleh RuBP.

3) Terjadi pembentukan ADP.

4) Terbentuk glukosa.

5) Terbentuk PGA.

Urutan tahap siklus Calvin yang benar adalah
A. 1) — 3) — 2) — 5) — 4)
B. 1) — 4) — 2) — 3) — 5)
C. 2) — 5) — 3) — 1) — 4)
D. 3) — 1) — 5) — 4) — 2)
E. 4) — 5) — 1) — 3) — 2)

28. Tetes tebu difermentasikan dalam ruangan tertutup dengan bantuan Saccharomyces sp. Setelah
beberapa hari, akan dihasilkan . . . .
A. alkohol dan asam laktat
B. alkohol dan CO2
C. asam laktat dan air
D. asam laktat dan asam cuka
E. asam cuka dan 02

29. Molekul berikut yang tidak ditemukan dalam RNA adalah....
A. sitosin
B. deoksiribosa
C. urasil
D. gugus fosfat
E. adenin

Soal selengkapnya dapat didownload pada tautan berikut:

Download sample soal Biologi

For your information, kontak Detik-detik UN bisa diakses pada Facebook: Detik UN 2014  dan Twitter: @DetikUN2014 

Buku Detik-detik UN SMA IPA tahun 2014 sudah dapat dipesan pada halaman berikut.

Download Soal UN Biologi SMA tahun 2013

Apa kabar sahabat Zona Biologi Kita? Semoga selalu bersemangat untuk belajar. Kali ini Zona Biologi Kita akan mengupload soal-soal Ujian Nasional Biologi SMA 2013. Ada tiga variasi soal yang akan kami unggah kali ini, tujuannya supaya sahabat semua dapat belajar dengan tipe soal yang berbeda. Soal UN Biologi SMA ini terdiri atas 40 soal pilihan ganda yang disusun berdasarkan SKL UN 2013. Untuk mempersingkat kata, silahkan download soal-soal UN Biologi SMA berikut ini, semoga bermanfaat.

download 1

download 2

download 3

Jangan lupa untuk like FB kami Zona Biologi Kita dan Follow twitter di @zonabiokita.

Semoga sukses Ujian Nasional mendatang!

Peran Elektrolit bagi Tubuh

Bagi Anda yang aktif bergerak atau memiliki aktivitas pekerjaan yang menuntut banyak kerja fisik, asupan karbohidrat dan protein dalam jumlah cukup sangat dibutuhkan. Kandungan elektrolit yang cukup dalam tubuh  dapat membantu fungsi organ tubuh bekerja optimal.

Elektrolit adalah zat larut yang terurai dalam bentuk ion di dalam tubuh. Orang yang kekurangan elektrolit, metabolisme tubuhnya akan terganggu sehingga mudah letih dan sakit. Zat elektrolit di antaranya yaitu natrium, kalsium, dan magnesium.

Natrium,zat ini merupakan elektrolit yang mengatur kadar air dalam dan sekitar sel (mielieu intercell) tubuh. Orang yang mengalami defisiensi natrium akan mudah mengantuk, lesu, bahkan dapat kehilangan kesadaran ketika berjalan. Kondisi ini disebut Hiponatremia.

Kalsium, konsentrasi kalsium darah dapat menurun sebagai akibat dari beberapa masalah yang memicu psikosomatik. Suatu kondisi yang menyatakan kadar kalsium yang rendah dalam darah disebut hipokalsemia. Orang yang mengalami hipokalsemia sering merasa kebingungan, mudah lupa, dan depresi.

Sementara itu magnesium (Mg) memiliki peran dalam aktivitas enzim, otot, saraf, dan pembentukan tulang. Selain pendengarannya terganggu, orang yang mengalami defisiensi Mg  akan memiliki irama jantung yang tidak beraturan. Selain itu, penderita defisiensi magnesium juga memiliki potensi hiponatremia dan hipokalsemia tinggi.

Untuk itu, kebutuhan elektrolit harus dapat tercukupi. Salah satu cara untuk membantu mencukupi kebutuhan elektrolit adalah dengan mengonsumsi air kelapa muda atau minuman mengandung elektrolit.

Respirasi sebagai Reaksi Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang Iebih sederhana. Proses tersebut menghasilkan energi sehingga disebut juga sebagai reaksi eksergonik. Respirasi merupakan salah satu contoh rekasi katabolisme.

1. Respirasi
Respirasi merupakan proses penguraian senyawa organik kompleks menjadi senyawa-senyawa sederhana. Sebagian besar proses respirasi berlangsung di dalam mitokondria. Adapun sebagian proses yang lain berlangsung dalam sitosol. Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan kebutuhan oksigen, respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu respirasi aerob dan respirasi anaerob.

a. Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan respirasi yang memerlukan oksigen. Proses respirasi aerob mengubah energi kimia yang terkandung dalam sari makanan menjadi energi kimia yang tersimpan dalam ATP (energi yang Iangsung dapat digunakan dalam sel). Secara singkat, persamaan reaksi pada proses respirasi aerob dapat ditulis sebagai berikut.

Berdasarkan jalur reaksinya, respirasi aerob dibedakan menjadi dua macam berikut.

1) Respirasi aerob melalui jalur siklus Krebs.

Respirasi aerob melalui jalur sikius Krebs memiliki empat tahap, yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transpor elektron.

Gb. Rangkaian proses Glikolisis

a) Glikolisis

Glikolisis merupakan proses penguraian glukosa tanpa menggunakan oksigen. Proses Isomerisasi tersebut terjadi di dalam sitosol. Dalam glikolisis, dari satu molekul glukosa akan dihasilkan2 asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP. Perhatikan skema glikolisis di atas! Asam piruvat selanjutnya memasuki tahap dekarboksilasi oksidatif di dalam mitokondria.

b) Dekarboksilasi Oksidatif atau Pembentukan Asetil Co-A

Pada organisme eukariotik, dekarboksilasi oksidatif berlangsung dalam matriks mitokondria. Adapun pada organisme prokariotik, tahap tersebut berlangsung dalam sitosol. Pada tahap ini asam piruvat diubah menjadi asetil Co-A. Hal ini terjadi setelah asam piruvat bergabung dengan Co-enzim A. Proses tersebut menghasilkan NADH dan melepaskan CO₂. Perhatikan reaksi dekarboksilasi oksidatif berikut!

c) Siklus Krebs

Perhatikan animasi berikut

 

d) Sistem Transpor Elektron

Sistem transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Tahap ini berfungsi mengoksidasi NADH atau NADPH₂ dan FADH₂ dari tahap-tahap sebelumnya. Elektron dan H+ dari senyawa-senyawa tersebut dialirkan melalui senyawa-senyawa penerima elektron seperti NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Setiap terjadi perpindahan elektron, energi yang terlepas digunakan untuk membentuk ATP. Oksigen berfungsi sebagai penerima elektron terakhir pada proses tersebut.

Selanjutnya, oksigen bergabung dengan H+ membentuk H₂O. Pembentukan ATP dalam sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif.
Oksidasi 1 NADH dapat menghasilkan 3 ATP. Adapun oksidasi 1 FADH₂ menghasilkan 2 ATP.

Pada organisme eukariotik, oksidasi NADH dan FADH₂ terjadi dalam membran mitokondria. Namun, NADH hasil glikolisis dibentuk di dalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus dimasukkan ke dalam mitokondria. Pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut memerlukan 2 ATP. Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 36.
Perhatikan skema berikut!

Gambar  Jumlah energi yang dihasilkan dari setiap molekul glukosa pada organisme eukariotik

Sementara itu, organisme prokariotik tidak memiliki mitokondria. Dengan demikian, pengurangan ATP untuk pemindahan NADH ke dalam mitokondria tidak terjadi. Jadi, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak 38.

2) Respirasi aerob melalui jalur pentosa fosfat

Pada jalur pentosa fosfat dihasilkan CO₂ dan 2 NADPH₂ . Selanjutnya, NADPH₂ dioksidasi dalam sistem transpor elektron.
Pada jalur tersebut senyawa antara yang terbentuk berupa gula. Perhatikan skema berikut!

Gambar. Siklus Pentosa Fosfat

b. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidak memerlukan oksigen. Reaksi-reaksi yang terjadi serta organel yang berperan dalam respirasi anaerob sama seperti pada respirasi aerob. Namun, dalam respirasi anaerob peran oksigen digantikan oleh zat lain, contoh NO₃ dan SO₄. Respirasi anaerob hanya dapat dilakukan oleh mikroorganisme tertentu, misal bakteri. Adapun organisme tingkat tinggi jika tidak tersedia oksigen akan melakukan fermentasi.

 

2. Fermentasi

Pada organisme tingkat tinggi, fermentasi terjadi apabila dalam proses respirasi tidak tersedia oksigen. Fermentasi terdiri atas dua tahap, yaitu tahap glikolisis dan pembentukan NAD+. Pada proses tersebut, asam piruvat hasil glikolisis tidak diubah menjadi asetil Co-A. Namun, senyawa tersebut akan direduksi menjadi senyawa lain dengan bantuan NADH. Perhatikan skema berikut!

Gambar. Skema Fermentasi

Ada perbedaan antara fermentasi dengan respirasi anaerob. Fermentasi tidak melibatkan mitokondria, sedangkan respirasi anaerob melibatkan mitokondria. Dalam fermentasi, dari satu molekul glukosa akan dihasilkan 2 ATP. Fermentasi dapat dibedakan menjadi dua macam berikut.

a. Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat terjadi pada sel-sel otot. Proses tersebut menggunakan bahan baku berupa asam piruvat (hasil dari glikolisis). Hasil dari proses tersebut berupa asam laktat dan ATP. Timbunan asam laktat yang berlebihan dapat mengakibatkan otot terasa lelah dan nyeri. Perhatikan reaksi dari fermentasi asam laktat berikut!

b. Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol dapat terjadi pada khamir atau yeast (Saccharomyces sp.). Proses tersebut menggunakan bahan baku berupa asam piruvat. Hasil dari proses tersebut berupa etanol, CO 2, dan ATP. Perhatikan reaksi dari fermentasi alkohol berikut!

 

Sumber:

Mader, S. Sylvia. 1995. Biology: Evolusi, Kepelbagaian dan Persekitaran. Kualalumpur: Wm. C. Brown Publisher.

McLaren, James E. and Lissa Rotundo. 1985. Health Biology. Massachusetts: D.C. Heath and Company.

Moore, Randy, et al. 1995. Biology. Indiana Polis: Brown Publisher.