Fisiologi tumbuhan

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. Fotosintesis
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :
1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang :2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap :CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

1. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.
4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

Anabolisme

Anabolisme adalah proses sintesis molekul kompleks dari senyawa-senyawa kimia yang sederhana secara bertahap. Proses ini membutuhkan energi dari luar. Energi yang digunakan dalam reaksi ini dapat berupa energi cahaya ataupun energi kimia. Energi tersebut, selanjutnya digunakan untuk mengikat senyawa-senyawa sederhana tersebut menjadi senyawa yang lebih kompleks. Jadi, dalam proses ini energi yang diperlukan tersebut tidak hilang, tetapi tersimpan dalam bentuk ikatan-ikatan kimia pada senyawa kompleks yang terbentuk.

Selain dua macam energi diatas, reaksi anabolisme juga menggunakan energi dari hasil reaksi katabolisme, yang berupa ATP. Agar asam amino dapat disusun menjadi protein, asam amino tersebut harus diaktifkan terlebih dahulu. Energi untuk aktivasi asam amino tersebut berasal dari ATP. Agar molekul glukosa dapat disusun dalam pati atau selulosa, maka molekul itu juga harus diaktifkan terlebih dahulu, dan energi yang diperlukan juga didapat dari ATP. Proses sintesis lemak juga memerlukan ATP.

Anabolisme meliputi tiga tahapan dasar. Pertama, produksi prekursor seperti asam amino, monosakarida, dan nukleotida. Kedua, pengaktivasian senyawa-senyawa tersebut menjadi bentuk reaktif menggunakan energi dari ATP. Ketiga, penggabungan prekursor tersebut menjadi molekul kompleks, seperti protein, polisakarida, lemak, dan asam nukleat. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

Senyawa kompleks yang disintesis organisme tersebut adalah senyawa organik atau senyawa hidrokarbon. Autotrof, seperti tumbuhan, dapat membentuk molekul organik kompleks di sel seperti polisakarida dan protein dari molekul sederhana seperti karbon dioksida dan air. Di lain pihak, heterotrof, seperti manusia dan hewan, tidak dapat menyusun senyawa organik sendiri. Jika organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi cahaya disebut fotoautotrof, sementara itu organisme yang menyintesis senyawa organik menggunakan energi kimia disebut kemoautotrof.

Reaksi anabolisme menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat dibutuhkan oleh banyak organisme, baik organisme produsen (tumbuhan) maupun organisme konsumen (hewan, manusia). Beberapa contoh hasil anabolisme adalah glikogen, lemak, dan protein berguna sebagai bahan bakar cadangan untuk katabolisme, serta molekul protein, protein-karbohidrat, dan protein lipid yang merupakan komponen struktural yang esensial dari organisme, baik ekstrasel maupun intrasel.

STRUKTUR DAN FUNGSI SEL

SEJARAH DAN TEORI SEL

Th 1485 da Vinci : menemukan lensa untuk mengamati objek kecil

Th 1610 Galileo : menggunakan mikroskop sederhana untuk

mengamati objek-objek yang kecil

Th 1665 Robert Hooke : menyempurnakan komponen susunan mikroskop

Th 1723 A.V. Leeuwenhoek : menggunakan mikroskop mengamati Protozoa

dan Bakteri

Th 1824 HJ. Dutrochet : menyimpulkan bahwa seluruh jaringan adalah sel-

sel bulat kecil yang disatukan oleh kekuatan

adhesive.

TEORI SEL

Th 1838 M. Schleiden : menyimpulkan bahwa Sel menyusun suatu organisme

Th 1839 T. Schwan : Organisme terdiri dari sel

R. Virchow : Sel berasal dari sel



TEORI PROTOPLASMA

Th 1840 Purkinye : Isi sel adalah Protoplasma

Th 1892 Hertwig : Protoplasma merupakan sekumpulan susbtansi

yg dibatasi oleh selaput plasma dalam suatu ruang.

TEORI ORGANISME

Abad 20 : Pengembangan dari teori protoplasma. Organisme bersel banyak

merupakan individu yang memiliki diferensiasi protoplasma

tinggi.

Th 1963 A.G. Loewy dan P. Siekevitz, menyatakan bahwa :

SEL : adalah suatu kesatuan aktivitas biologi yang dibatasi oleh selaput

semipermiabel dan mampu memperbanyak diri dalam suatu medium

yang bebas dari sistem kehidupan lain.

SEL, ada dua macam yaitu :

* Sel Prokariotik : Sederhana, tidak memiliki membran inti
* Sel Eukariotik : Kompleks, dan sudah memiliki membran inti

Contoh Sel Prokariotik


BAKTERI : Bacillus GANGGANG BIRU: Oscillatoria

Contoh Sel Eukariotik


SEL TUMBUHAN SEL HEWAN

APA PERSAMAAN DAN PERBEDAAN KEDUA SEL TERSEBUT ?

BAGIAN-BAGIAN SEL

DINDING SEL : Dinding sel yang tebal terdapat pada sel tumbuhan, terbentuk dari selulosa. Fungsinya untuk melindungi sitoplasma dan membran plasma. Sel hewan maupun sel tumbuhan memiliki membran plasma (plasmalemma) bersifat semifermeabel berfungsi mengatur pertukaran zat antara sitoplasma dengan larutan di luar sel. Membrane plasma mengandung lemak (fosfolipid) dan protein.

Struktur Dinding Sel


NUKLEUS : Organel terbesar dan paling vital, berperan mengendalikan

seluruh aktivitas sel


Nukleus/karion, double membran + DNA

SENTROSOM : Berisi 2 buah sentriol yang berbentuk silinder,

mengatur gerak kromosom sewaktu pembelahan sel


MIKRO TUBULUS : Transportasi air dan ion-ion,pembentuk kerangka sel dan

benang-benang gelendong pada waktu pembelahan sel

MIKRO FILAMEN : Berfungsi menjaga struktur sel dan membentuk

komponen-komponen kontraktil sel-sel otot

BADAN GOLGI : Sebagai alat sekresi dan penyimpan cadangan protein


VAKUOLA : Suatu rongga / kantong berisi cairan dikelilingi satu lapis

membran. Berfungsi menyimpan cadangan makanan,menimbun

sisa metabolisme dan menjaga tekanan di dalam sel


LISOSOM : Berisi enzim pencernaan


Endo dan ek sositosis

MITOKONDRIA : Sebagai pusat pembangkit tenaga sel melalui proses

Respirasi


PLASTIDA : terdapat hanya pada sel tumbuhan

q Leukoplas : Berwarna putih atau tidak berwarna

§ Amiloplas, berfungsi membentuk dan menyimpan amilum

§ Elaioplas / lipidoplas, berfungsi membentuk dan menyimpan

lemak/minyak

§ Proteoplas, berfungsi menyimpan protein

q Kromoplas : Memberi warna kuning,jingga merah dan lainnya

§ Karoten : warna kuning

§ Xantofil : warna kuning pada daun yang telah tua

§ Fikosianin : warna biru pada ganggang

§ Fikoeritrin : warna merah pada ganggang

q Kloroplas : Mengandung klorofil (berwarna hijau), karotenoid (kuning)

dan pigmen lain

§ klorofil a : warna hijau biru

§ klorofil b : warna hijau kuning

§ klorofil c : warna hijau coklat

§ klorofil d : warna hijau merah


RIBOSOM : Berfungsi dalam Sintesis protein

Ribosom dengan sintesis protein

RETIKULUM ENDOPLASMA : Berperan dalam sintesis dan transportasi

protein serta transpor senyawa kimia lain (keluar-kedalam sel),

serta penyimpan cadangan makanan. Ada dua macam Retikulum

endoplasma (RE) yaitu RE kasar dan RE halus

KOMPOSISI KIMIA DAN SIFAT-SIFAT FISIK SEL

Protoplasma Sel, terdiri dari :

Unsur-unsur Kimia : Unsur makro, seperti O2, C, H, N

Unsur mikro, seperti Ca, P, S, Cl, K, Na dan Mg.

Unsur ultrastruktur, seperti Mn, Zn.

Bahan An-organik : berupa logam, non logam, asam, basa dan air.

Zat Organik : berupa Karbohidrat, Protein, Lemak,Vitamin dan Asam nukleat

KARBOHIDRAT, terdiri dari unsur C,H dan O dalam bentuk :

Monosakarida ( CnH2O), adalah gugus karbohidrat terkecil atau tunggal sebagai sumber energi dan karbon, yaitu : Triosa (contohnya: gliseraldehid), Tetrosa, Pentosa (contoh: ribosa dan ribulosa), Hexosa (contoh:glukosa dan fruktosa) dan Heptosa

Oligosakarida adalah molekul gula yang dibentuk oleh lebih dari satu molekul monosakarida yang saling berikatan : Disakarida (contoh; maltosa =glukosa dan glukosa, sukrosa = glukosa dan fruktosa, laktosa = glukosa dan galaktosa) Trisakarida, Tetrasakarida, Pentasakarida

Polisakarida adalah makromolekul, polimer yang tersusun dari ratusan atau bahkan ribuan monosakarida yang terikat oleh ikatan glikodisik,dalam bentuk: Homopolisakarida ( gabungan karbohidrat, contohnya Amilum, selulosa dan Glikogen), atau Heteropolisakarida ( netral, atau asam, gabungan glikogen dan Protein,

contohnya : Glikoprotein )

PROTEIN

Tipe-tipe Protein, yaitu :

* Protein sederhana : albumin, globulin, histone, prolamin, protamine.
* Protein konyugasi
o Glikoprotein & Mukoprotein : musin pada air liur

§ Lipoprotein : serum, jaringan saraf, protein otak

§ Nukleoprotein :virus, protein asam nukelat

§ Kromatoprotein : haemoglobin, haemocyanin

Protein Berdasarkan Fungsinya, dibagi dua yaitu :

· Protein Struktural : penyusun bermacam-macam struktur sel

· Protein Fungsional / Enzim : katalis spesifik dalam biosintesis dan aktivitas

metabolisme

LEMAK

* Lemak Sederhana : Lemak alami dan lilin

* Lemak Kompleks : Steroid : kolesterol

Fosfolipida : lesitin

Sphingolipida : sfingomielin

Glikolipida : serebrosida

Lipoprotein : pada darah manusia

Karotenoid : karoten

Fungsi lemak

* Pembangun / penyusun membran sel, hormon, dan vitamin.

§ Sumber energi

JARINGAN TUMBUHAN

SEL JARINGAN ORGAN

JARINGAN : MERISTEM : Apikal (terdapat di ujung akar atau batang,

tumbuh ke atas) dan jaringan Lateral

(terdapat pada bagian luar, pertumbuhan ke

samping).

PERMANEN : Sederhana : Epidermis,Kolenkim, Klorenkim

Sklerenkim, Parenkim

Kompleks : Floem, Xylem

JARINGAN PERMANEN TUMBUHAN

» Epidermis

» Kolenkim

» Klorenkim

» Sklerenkim

» Parenkim

» Floem

» Xilem

Memiliki anak adalah impian setiap pasangan yang sudah menikah. Jika suatu pasangan merencanakan untuk mempunyai anak, maka penting bagi kedua belah pihak, suami maupun istri, untuk menjaga berat badan. Beberapa riset menyimpulkan pada wanita yang terlalu gemuk atau terlalu kurus lebih sering terjadi kegagalan pembuahan dibandingkan dengan wanita dengan tubuh seimbang. Selain faktor berat badan, keseimbangan hormonal dan faktor makanan juga sangat menentukan tingkat kesuburan sistem reproduksi.

Pada wanita, gejala gangguan sistem hormonal umumnya ditandai dengan nyeri haid dan haid tidak

teratur. Membatasi asupan makanan padat kalori terutama karbohidrat dan lemak merupakan langkah awal usaha untuk mendapatkan anak. Sebaliknya, penting untuk memperkaya keragaman bahan makanan, terutama yang kaya gizi penyubur sistem reproduksi, seperti vitamin E, vitamin C, vitamin B12, asam folat, betakaroten, zat besi, seng, dan selenium. Sebagaimana wanita, yang membutuhkan cukup asupan asam folat dan gizi penyubur lain, pria pun demikian untuk menunjang sistem reproduksinya.

Pola makan orang Indonesia yang menyukai sayur-sayuran sebenarnya sudah merupakan terapi sayur dan buah untuk meningkatkan kesuburan. Kalau kita cermati, sebenarnya sayuran dan buah-buahan yang dapat meningkatkan kesuburan sering kita temui, bahkan mungkin sering kita konsumsi. Beberapa sayuran dan buah-buahan yang dapat membantu meningkatkan kesuburan akan kami bahas di bawah ini.

Pegagan

Pegagan juga dikenal sebagai antanan, adalah tanaman merambat yang sering dimakan sebagai lalapan segar, terutama di Jawa Barat. Asinan Bogor adalah makanan khas daerah yang memasukkan antanan sebagai salah satu sayuran dalam racikan asinan. Sayuran ini memberikan rasa manis dan sejuk.

Dalam pegagan terkandung asiaticoside, thankuniside, isothankuniside, madecassoside, brahmoside, brahminoside, brahmic acid, madasiatic acid, meso-inositol, centellose, carotenoids, garam-garam mineral seperti garam kalium, natrium,magnesium, kalsium, besi, vellarine, dan zat samak atau tanin. Madecocassosida dapat memacu produksi kolagen. Kolagen ini sangat besar perannya dalam regenerasi sel kulit termasuk sel telur (ovum) pada wanita dan sel sperma pada pria. Pegagan juga mengandung karoten yang berperan sebagai antioksidan. Karoten juga menjaga mutu sperma dan sel telur. Caranya dengan melindungi dinding sperma dan sel telur dari kerusakan akibat radikal bebas. Mineral-mineral seperti kalium, natrium, kalsium, besi dan fosfor dalam pegagan juga penting bagi kesehatan tubuh.

Khasiat lain dari pegagan adalah anti infeksi, antitoksik, penurun panas, peluruh air seni, mengobati luka dan keloid, varises dan hemoroid (ambeien), serta antilepra.

Wortel

Wortel segar mengandung air, protein, karbohidrat, lemak, serat, abu, nutrisi anti kanker, gula alamiah (fruktosa, sukrosa, dektrosa, laktosa, dan maltosa), pektin, glutanion, mineral (kalsium, fosfor, besi, kalium, natrium, amgnesium, kromium), vitamin (beta karoten, B1, dan C) serta asparagine. Beta Karotennya merupakan anti oksidan yang menjaga kesehatan dan menghambat proses penuaan. Selain itu Beta Karoten dapat mencegah dan menekan pertumbuhan sel kanker serta melindungi asam lemak tidak jenuh ganda dari proses oksidasi.


Jika tubuh memerlukan vitamin A maka beta karoten di hati akan diubah menjadi vitamin A. Fungsi vitamin A dapat mencegah buta senja, mempercepat penyembuhan luka dan mempersingkat lamanya sakit campak. Sebuha wortel ukuran sedang mengandung sekitar 15.000 IU beta karoten. Berdasarkan penelitian diketahui bahwa dengan mengkonsumsi wortel yang dikukus sebentar akan memperbesar penyerapan beta karoten.

Daun wortel mengandung porphyrins. Zat ini dapat merangsang kelenjar pituary dan meningkatkan hormon seks. Buah mengandung bisabolene, tiglic acid dan geraniol. Biji wortel liar mengandung flavonoid, minyak menguap termasuk asarone, carotol, pinene, dan limonene.

Jambu Biji Merah
Hampir semua buah berwarna cerah kaya likopen. Meski tampak berwarna kekuningan pada bagian luar buah jambu biji lokal merah, namun bagian daging buahnya sangat merah. Seperti halnya tomat, daging buah jambu biji lokal yang berwarna merah juga kaya akan likopen. Likopen dalam jambu biji lokal merah bersifat antioksidan dan menyuburkan sistem reproduksi pria. Oleh karena itu, konsumsi jus jambu biji merah secara rutin juga dapat meningkatkan kesuburan pada pria.

Kemangi

Kemangi juga dikenal sebagai sayuran yang dapat dimakan segar sebagai lalapan. Tanaman ini menyegarkan, menghilangkan bau badan dan bau mulut. Tanaman beraroma wangi ini mengandung arginine yang memperkuat daya tahan hidup sperma, mencegah kemandulan, dan menurunkan gula darah. Daya tahan hidup sperma penting untuk mendukung proses pembuahan sel telur. Sedangkan kandungan boron berperan merangsang hormon androgen dan estrogen serta mencegah pengeroposan tulang. Kedua hormon ini besar perannya dalam sistem reproduksi wanita.

Tanaman ini juga mengandung minyak atsiri, asam askorbat, asam kafeat, iskulin, histidin, magnesium, betakaroten, dan betasitosterol. Semua nyawa berkhasiat ini diperlukan tubuh untuk menjaga kesehatan.

Untuk meningkatkan vitalitas, dianjurkan untuk mengkonsumsi daun kemangi sebagai teman makan sehari-hari. Bagi masyarakat Sunda di Jawa Barat, daun kemangi merupakan menu “wajib” baik dimakan mentah sebagai lalapan atau sebagai bumbu pepes ikan segar. Mengonsumsi daun kemangi dalam waktu lama merupakan cara terbaik untuk memperoleh manfaat maksimal bagi pria maupun wanita.

Seledri

Sayuran pelengkap berbagai masakan di Indonesia ini berkhasiat tonik, memacu enzim pencernaan, menurunkan tekanan darah, menghentikan pendarahan, peluruh kencing, peluruh haid, peluruh kentut, menurunkan asam urat, membersihkan darah. Perannya dalam sistem reproduksi karena seledri mampu memperbaiki fungsi hormonal yang terganggu, seperti nyeri haid, haid tidak teratur, ataupun haid terlalu banyak.

Daun seledri kaya senyawa minyak atsiri, kalsium, besi dan magnesium. Daun tanaman ini juga kaya vitamin A, vitamin B, dan vitamin C.

Setiap 100 gram daun seledri segar terkandung 130IU vitamin A dan 15 mg vitamin C. Vitamin A dan vitamin C dikenal sebagai antioksidan cukup kuat. Serangan radikal bebas terhadap dinding sperma dan sel telur dapat dihambat oleh kedua vitamin ini.

Daun Katuk

Tidak hanya sebagai pelancar ASI daun katuk juga kaya senyawa yang dapat menggenjot mutu dan jumlah sperma, termasuk membangkitkan vitalitas seksual. Daun katuk dipenuhi senyawa fitokimia berkhasiat obat. Sedikitnya mengandung tujuh senyawa aktif yang dapat mernagsang sintesis hotmon-hormon steroid (seperti progesterone, astradiol, terstosteron, glukokortikoid) dan senyawa eikosanoid (diantaranya prostaglandin, prostasiklin, tromboksan, lipoksin, leukotrien).

Jika dikonsumsi wanita, senyawa aktif dalam daun katuk akan memacu pembentukan hormon kewanitaan, sehingga kulit menjadi halus. Rambut lebih sehat dan lembut. Sebaliknya, dalam tubuh laki-laki senyawa aktif daun katuk akan merangsang pembentukan hormon keperkasaan, yang akan menggenjot vitalitas seksual. Bahkan, produksi sperma melaju pesat seiring dengan peningkatan kualitasnya. Daun katuk dipuji mampu mengembalikan vitalitas dan kesuburan pria loyo.

Semangka

Jika kita makan sepotong semangka (1/8 bagian), berarti kita sudah mengasup 15-20 mg likopen. Bersama vitamin C dan betakaroten dalam buah semangka, likopen dapat melawan berbagai jenis kanker. Dalam sebuah riset dilaporkan bahwa konsumsi likopen yang cukup pada pria bisa membantu menurunkan resiko kanker prostat.

Di India pernah dilakukan penelitian terhadap 30 pasangan tidak subur, khususnya terhadap laki-laki dari pasangan tersebut yang berusia 23-45 tahun. Mereka memiliki masalah dengan sperma, yakni jumlah sperma terbatas, struktur sperma tidak normal,dan pergerakannya lamban. Dua kali dalam sehari mereka diberi makanan kaya likopen yang masing-masing menyumbangkan 20 mg likopen (setara 1/2 bagian semangka) selama 3 bulan terus-menerus. Hasilnya, setelah 3 bulan menjalani terapi, rata-rata jumlah sperma mereka meningkat 67%, struktur sperma mengalami perbaikan sebanyak 63%, dan kegesitan sperma melonjak 73%. Yang mengejutkan, 6 di antara laki-laki yang tadinya tidak subur tersebut ternyata sukses menghamili istrinya. Jadi, tidak ada salahnya jika ingin mendapatkan keturunan kita memperbanyak konsumsi semangka.

Semangka juga menyimpan senyawa pembangkit gairah, yaitu sitrulin. daya kerja senyawa ini diketahui setara dengan viagra. Senyawa kelompok asam amino ini dapat memicu produksi nitrit oksida, yang berperan dalam peningkatan kemampuan seksual pria. Sitrulin juga mudah diserap tubuh dan mengalir dalam darah.

Hmmm… ternyata tidak sulit mencari bahan-bahan makanan yang dapat meningkatkan kesuburan pasangan suami-istri. Daripada minum obat-obatan yang tidak jelas asal-usulnya, lebih baik kita memulai mengkonsumsi sayuran dan buah-buahan di atas secara rutin.

Skandal Susu bubuk formula dan makanan lain yang mengadung melamin (bahan plastik?) dari China, sebenarnya sudah tercium sejak awal bulan Juli 2008 yang lalu, walaupun berita itu baru beredar secara terbatas dikalangan para agen distributor dan toko-toko penjual. Namun sekarang, di berbagai negara maju, praktis seluruh produk susu dari China yang mengandung melamin ditarik dari pasaran, juga semua produk China yang mengandung susu (es Cream, Yoghurt, Gula-gula, Biskuit) walaupun tidak mengandung melamin, terkena getahnya di tinggal konsumennya karena takut keracunan dan mati.

Di Indonesia baru hari (Jum'at 26 September 2008) Menteri Kesehatan bersama Badan Pengawasan Obat dan Makanan (BPOM) mengumumkan hasil penelitiannya terhadap bahan makanan produk China yang beredar di Indonesia, dan diduga mengandung bahan berbahaya bagi kesehatan. Seperti telah diduga sebelumnya dari 19 merek makanan produk asal China yang terdaftar di BPOM (yang tidak terdaftar dan beredar di masyarakat mungkin lebih banyak lagi) ternyata 6 diantaranya mengandung bahan berbahaya melamin, yang kadarnya tergolong tinggi yaitu 8,51 mg/kg sampai 945,86mg/kg.

Pengin tahu produk makanan / minuman China yang bermelamin itu? Inilah ke enam bahan makanan/minuman yang berbahaya untuk dikonsumsi (tapi berijin/berlisensi?) tersebut ; 1. Susu bubuk full cream Guozhen, 2. Oreo Stick Wafer (kemasan kardus). 3.Oreo Stick Wafer (kemasan Plastik), 4. Kembang Gula M&Ms (kemasan plastic) 5. Kembang Gula M&Ms (kemasan tube)dan 6. Biskuit Snickers.

KronologisKejadiannya :
Pada awal bulan Agustus 2008 yang lalu, Grup Sanlu yang berpusat di Hebei China, telah memberi tahu mitra dagangnya, Fonterra, dari Selandia Baru, bahwa produk susu bubuk mereka tercemar (sengaja dicemari “dengan tujuan untuk meninggikan kadar protein” ?, sehingga lebih menarik konsumen) dengan zat kimia melamin. Informasi rahasia itu terjadi sebelum tanggal 8-8-2008 yaitu saat Pembukaan Olimpiade Beijing yang paling spektakuler sepanjang sejarah Olimpiade di planet bumi ini.
Beberapa pekan kemudian produk susu formula bermelamin tersebut ditarik dari pasaran, kemudian diganti dengan produk susu formula baru, namun anehnya selang beberapa hari produk baru tersebut juga ditarik dari peredarannya oleh sang produsen.

Ada apakah gerangan dengan susu formula produk China ini?.
Tanda tanya besar ini memberikan kebingungan kepada para distributor susu formula dari China yang ada diberbagai negara. Baru pada tanggal 11 September 2008 yang lalu, pemerintah China mengumumkan adanya zat melamin dalam produk susu bubuk mereka, kemudian pada tanggal 19 September 2008, zat yang sama juga ditemukan pada produk susu cair , dan juga pada makanan yang menggunakan bahan baku susu, termasuk dalam hal ini adalah starbucks. Dan saat ini semua produk ini SEDANG DITARIK dari peredaran dan pasaran.

Bagaimanakah dampak negatif yang ditimbulkan oleh bahan makanan dan minuman yang ber melamin ini bagi kesehatan konsumen ?.
Dari data yang ada tercatat 6.244 bayi dipastikan ginjalnya terserang, terkait dengan susu tercemar ini, gejalanya antara lain kencing batu dan sulit kencing, muntah-muntah. Dilaporkan 4 bayi sudah meninggal dunia. Dan angka 6.244 bayi ini naik dari 1.200 bayi pada hari sebelumnya, sungguh luar biasa. Menteri kesehatan China sendiri mengatakan, lebih dari 1.300 bayi kini dirawat di rumah sakit karena meminum susu tercemar tersebut, dan sekitar 158 bayi terkena gagal ginjal akut. Kemungkinan jumlah ini akan tersu meningkat seiring dengan semakin banyaknya orang tua yang memeriksakan bayinya ke rumah sakit.

Pertanyaannya sekarang, mengapa kasus ini terungkap ke publik baru pada tanggal 11 September 2008? Padahal kasus ini sudah terdeteksi sejak awal Juli 2008 dan sudah dilaporkan secara resmi kepada Fonterra dari Selandia Baru pada awal Agustus 2008. Coba kita prediksi seandainya kasus ini diungkap pada awal bulan Agustus 2008 sebelum dimulainya Olimpiade Beijing bergulir. Disana ada 10.500 atlit dari sekitar 200 negara yang tampil diberbagai event termasuk atlet Bulu tangkis dan angkat besi kita yang meraih medali emas, perak serta perunggu.. Belum lagi banyaknya penggembira termasuk para wisatawan yang datang untuk melihat langsung peristiwa bersejarah Olimpiade Beijing. Ternyata sajian makanan dan minuman dengan bahan baku susu yang mengandung melamin itu, tentu tidak pernah dilewatkan dari dalam kandungan menu yang disajikan buat para atlit dan para turis termasuk tamu-tamu Negara yang security-nya belum memperoleh bocoran info rahasia disana. Bisa dibayangkan betapa akan terjadi hispanik (kepanikan massal) di area Olimpiade Beijing seandainya hal ini diungkap ke publik saat berlangsungnya Olimpiade Beijing.

Ironi memang, akhirnya 6.200 bayi menjadi korban kasus susu tercemar melamin tersebut, demi suksesnyan pesta olahraga empat tahunan yang berharga milyaran dolar tersebut. Dan ini dipandang lebih berharga daripada nyawa manusia yang menjadi korbannya. Olimpiade yang terhebat disepanjang sejarah dengan korban nyawa manusia yang terbesar di sepanjang sejarah pula. Tumbal penyelenggaraan hajat tingkat dunia ternyata menuntut nyawa manusia yang juga spektakuler banyaknya. Mungkin akan berbeda kejadiannya, kalau saja hasil temuan kandungan melamin di dalam susu produk China tersebut dipublikasikan kepada konsumen sejak awal bulan Juli 2008, sehingga susu yang tercemar tersebut bisa segera ditarik dari peredaran, dan tidak begitu besar menimbulkan korban nyawa manusia.
Beberapa wartawan media internasional menganalisa permasalahan produk susu China yang tercemar ini memperlihatkan pengawasan kualitas produk yang lemah, media setempat menuduh para pejabat yang korup sebagai penyebab produk yang ada tidak diawasi secara maksimal, dan dibiarkan begitu saja ke pasar. Dan yang lebih mengerikan produk-produk tersebut diekspor ke negara lain karena harganya yang lebih murah.
Sebelum kejadian ini, sebenarnya sudah banyak cerita tentang jeleknya kualitas produk dari negara tirai bamboo (China) tersebut. Ingat saja bahwa pada tahun 2004, lebih dari 200 bayi di China menderita kekurangan gizi karena penggunaan formula yang keliru, sekitar 13 bayi meninggal pada saat itu.
Kemudian ada ribuan anjing dan kucing sakit dan lebih dari 200 lainnya mati di AS pada tahun 2007, rupanya dalam makanan hewan tersebut tercemar melamin, lebih dari 100 produk makanan hewan dari China ditarik dari peredaran.

Di Republik Dominika, dua merek pasta gigi asal China dilarang beredar pada Mei 2007, karena mengandung zat kimia mematikan. Pasta gigi ini juga diduga sebagai dalang dibalik kematian 100 orang di Panama karena keracunan massal pada tahun 2006.
Last but not least, di Indonesia, hari Jum’at tanggal 26 September 2008, diumumkan oleh Menkes dan BPOM adanya produk makanan/minuman yang mengandung melamin berasal dari China, beredar di Indonesia, dinyatakan berbahaya bagi kesehatan konsumennya. Kepala BPOM menduga adanya peredaran gelap alias illegal dari susu bubuk full cream Guozhen melalui system pemasaran berantai (Multilevel Marketing/MLM). Susu berbahaya tersebut diproduksi oleh YANTAI NEW ERA HEALTH di CHINA. Berbagai produk makanan dari China yang beredar di pasaran Indonesia dan tidak berlisensi BPOM ternyata ada yang mengandung susu dengan bahan berbahaya melamin , seperti Kembang gula White Rabbit(kemasan merah), Kembang gula White Rabbit (kemasan biru), Soiben Drink With Milk (kemasan kuning), Soiben Drink With Milk (kemasan hijau), Soispring Instant Milk Cereal dan Soysprinng Instant Peanut Milk. .
Keenam produk tersebut sejak tangal 26 September 2008 dilarang dijual dan harus ditarik dari peredaran. Bagi yang masih nekat menjual dinyatakan telah melanggar UU No 23/1992 tentang Kesehatan serta UU No 7/1996 tentang Pangan serta UU No 8/1999 tentang Perlindngan Konsumen, dengan ancaman hukuman penjara sampai 5 tahuan atau denda pidana sebesar 2 milyar rupiah.
Ancamannya sih OK saja dan mari kita dukung bersama, tapi bagaimana ceriteranya PRODUK ILEGAL (tanpa ijin/lisensi BPOM) dan BERBAHAYA tersebut bisa beredar bebas di pasaran Indonesia ??. Dan masih berapa banyak lagikah produk makanan/minuman yang tidak terdaftar di BPOM yang ternyata (kelak setelah ada korban) baru dinyatakan berbahaya dan ilegal?, serta rame-rame kita ancam hukuman lagi ?. Bukankah ada pekerjaan rutin yang bersifat prevensi pada Badan yang bertugas Mengawasi Obat dan Makanan yaitu BPOM?.
Atau mari kita maklumi saja bahwa memang masih pinteran malingnya (para importir besar) dibanding seluruh aparat pengawasan kita termasuk Bea Cukai dan BPOM, sehingga bisa kebobolan dan kebobolan lagi.

Apakah melamin itu sebenarnya?,
Melamin adalah senyawa nitrogen yang mengandung bahan kimia yang digunakan sebagai bahan perekat, bahan untuk produk tahan api, polimer, dan pupuk di beberapa negara. Ketika senyawa ini dicerna dalam tubuh, metabolisme menghasilkan ammonia yang dapat menyebabkan kegagalan ginjal. Penggunaan melamin pada produk makanan membuat kadar protein menjadi terlihat tinggi pada saat pengujian.

Kalau jujur, sebenarnya sudah lama kita tahu cara berdagang “mereka-mereka” yang menghalalkan segala cara untuk mengeruk keuntungan sebesar-besar-nya. Dan di sisi lain kita-kita juga yang jadi korban dimakan oleh naga mereka, yang menurutnya “itung-itung jadi tumbal hajat besarnya”!.
Lho kok begini jadinya???, makanya kita harus pinter, agar tidak dipinteri oleh mereka (yang tidak pernah punya tanggung jawab kemanusiaan).

DNA

DNA adalah asam nukleat yang mengandung materi genetik dan berfungsi untuk mengatur perkembangan biologis seluruh bentuk kehidupan secara seluler. DNA terdapat pada nukleus, mitokondria dan kloroplas. Perbedaan di antara ketiganya adalah: DNA nukleus berbentuk linear dan berasosiasi sangat erat dengan protein histon, sedangkan DNA mitokondria dan kloroplas berbentuk sirkular dan tidak berasosiasi dengan protein histon. Selain itu, DNA mitokondria dan kloroplas memiliki ciri khas, yaitu hanya mewariskan sifat-sifat yang berasal dari garis ibu. Hal ini sangat berbeda dengan DNA nukleus yang memiliki pola pewarisan sifat dari kedua orangtua. Dilihat dari organismenya, struktur DNA prokariot berbeda dengan struktur DNA eukariot. DNA prokariot tidak memiliki protein histon dan berbentuk sirkular, sedangkan DNA eukariot berbentuk linear dan memiliki protein histon (Klug & Cummings 1994: 315--316; Raven & Johnson 2002: 94).

DNA memiliki struktur pilinan utas ganda yang antiparalel dengan komponen-komponennya, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), gugus fosfat, dan pasangan basa. Pasangan basa pada DNA terdiri atas dua macam, yaitu basa purin dan pirimidin. 'Basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G) yang memiliki struktur cincin-ganda, sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T) yang memiliki struktur cincin-tunggal. Ketika Guanin berikatan dengan Sitosin, maka akan terbentuk tiga ikatan hidrogen, sedangkan ketika Adenin berikatan dengan Timin maka hanya akan terbentuk dua ikatan hidrogen. Satu komponen pembangun (building block) DNA terdiri atas satu gula pentosa, satu gugus fosfat dan satu pasang basa yang disebut nukleotida (Lewis 2003: 176--178).

Sebuah sel memiliki DNA yang merupakan materi genetik dan bersifat herediter pada seluruh sistem kehidupan. Genom adalah set lengkap materi genetik (DNA) yang dimiliki suatu organisme dan terorganisasi menjadi kromosom. (Human Genome Project 2005: 1)

* DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi melalui darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya. DNA pada tumbuhan juga dapat diisolasi, contohnya pada tumbuhan bawang merah (Allium cepa) dan pada pisang (Musa sp.) (Kimball 2005: 8; Kent & Carr 2001: 317).

* Isolasi DNA memiliki beberapa tahapan, yaitu:
o 1. Isolasi jaringan
o 2. Dinding dan membran sel dilisiskan
o 3. Diekstraksi dalam larutan
o 4. Dipurifikasi
o 5. Dipresipitasi

Prinsip-prinsip dalam melakukan isolasi DNA ada 2, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi, contohnya 2500 rpm (rotation per minute) atau 3000 rpm (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1--3; LPCH 2005: 2).

Ada 5 tahap untuk melakukan isolasi DNA, yaitu: isolasi jaringan, pelisisan dinding dan membran sel, pengekstraksian dalam larutan, purifikasi, dan presipitasi.

Tahap pertama yang dilakukan yaitu mengisolasi jaringan yang ingin digunakan, yaitu darah.

Tahap selanjutnya yaitu melisiskan dinding dan membran sel dengan larutan pelisis sel darah merah. Setelah dilakukan inkubasi, darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang dan kemudian dilakukan ekstraksi di dalam larutan. Hal tersebut bertujuan agar didapat ekstrak nukleus sel darah putih.

Tahap berikutnya adalah purifikasi. Tahap ini bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya, dan tahap terakhir, yaitu presipitasi bertujuan untuk mengendapkan protein histon, sehingga untai-untai DNA tidak lagi menggulung (coiling) dan berikatan dengan protein histon, yang menyebabkan DNA menjadi terlihat (Kimball 2005: 4; Lewiston 2002:1--3; LPCH 2005: 2).

Tahap isolasi jaringan; untuk mengisolasi jaringan sel darah putih, maka darah yang masih memiliki komponen-komponen lengkap perlu dipisahkan satu dengan lainnya sehingga yang tersisa hanya sel darah putih. Karena itu ke dalam tabung yang berisi darah diberikan larutan pelisis sel darah merah yang merupakan larutan hipotonis. Karena larutan tersebut hipotonis, maka akan terjadi hemolisis. Larutan pelisis sel darah merah terdiri atas EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) yang akan membentuk kompleks (chelate) dengan ion logam, seperti Mg2+ yang merupakan kofaktor DNAse. Selanjutnya tabung dibolak-balik denan gerakan memutar yang membentuk angka 8 agar larutan dapat menyatu dengan sempurna selama 10 menit. Darah yang telah bercampur dengan pelisis sel darah merah tersebut lalu disentrifugasi selama 10 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Selanjutnya supernatan yang terbentuk dibuang. Untuk melisiskan membran sel dan membran nukleus sel darah putih yang terisolasi tadi, diberikan larutan pelisis sel darah putih yang terdiri atas EDTA dan SDS (Sodium Dodecyl Sulfate) yang berfungsi untuk merusak lipid pada membran sel sehingga leukosit hancur (Rybicki & Purves 2005: 1; Harley 2005: 410).

Tahap selanjutnya yaitu purifikasi. Purifikasi bertujuan untuk membersihkan sel darah putih dari zat-zat lainnya; Ke dalam larutan tadi kemudian diberikan RNAse dan diinkubasi selama 15 menit pada suhu 37°C. Hal tersebut bertujuan untuk mengoptimalkan kerja enzim yang sangat dipengaruhi oleh temperatur. Tahap berikutnya yaitu presipitasi; Tahap presipitasi dilakukan dengan cara meneteskan larutan presipitasi protein dan kemudian divortex yang bertujuan untuk menghomogenkan larutan. Larutan presipitasi protein terdiri atas amonium asetat yang jika berikatan dengan protein mengakibatkan terbentuknya senyawa baru yang memiliki kelarutan yang lebih rendah, sehingga menyebabkan protein mengendap. Larutan tersebut kemudian disentrifugasi kembali selama 15 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Supernatan yang berisi DNA kemudian dituangkan ke dalam tabung berisi isopropanol dingin dan tabung dibolak-balik kembali dengan gerakan angka 8. Pemberian isopropanol bertujuan untuk visualisasi DNA. Selanjutnya tabung disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil dari sentrifugasi adalah terdapatnya pelet DNA pada dasar tabung yang kemudian ditambahkan etanol 70% dan dibolak-balik kembali. Pemberian etanol bertujuan untuk membersihkan DNA dari pengotor-pengotornya. Setelah tercampur, tabung kemudian disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil akhirnya adalah DNA yang berada pada tepi dasar tabung. Langkah akhirnya adalah dengan pemberian Tris-EDTA yang bertujuan untuk melarutkan kembali DNA untuk dipreservasi (Harley 2005: 409--410; Lewiston 2002: 1--2).

Isolasi DNA genom buah pisang memiliki prinsip yang sama dengan isolasi DNA sel darah putih. Langkah pertama adalah dengan memasukkan buah pisang ke dalam blender dan blender selama 5 menit. Hasil blender kemudian ditambahkan air dengan perbandingan 1:1 dan garam lalu diaduk selama 15 menit. Garam memiliki fungsi yang sama dengan SDS pada isolasi DNA genom sel darah putih, yaitu untuk memberikan kondisi ionik, sehingga reaksi berjalan lebih stabil. Campuran tersebut kemudian disaring dengan corong dan ditambahkan isopropanol yang berfungsi untuk memvisualisasikan DNA dan menetralkan (desalted) sebab isopropanol tidak memiliki muatan, sedangkan DNA bermuatan negatif (-). Kemudian tabung dibolak-balik untuk mendapatkan DNA. Akan tetapi, setelah diberikan Tris-EDTA, yang didapat oleh praktikan hanyalah pengotor yang tidak larut di dalamnya. Hal ini dapat terjadi karena kurang teliti dalam mengerjakan proses isolasi tersebut (Harley 2005: 410).

Genetika dan Pengendalian Mikrobiologi

Genetika Prokariot

Oswald Avery dan kawan-kawan pada tahun 1940 menunjukkan bahwa materi hereditas adalah ADN dan bukan protein. Kemudian pada tahun 1953 James Watson dan Francis Crick mengusulkan bahwa molekul ADN terdiri dari dua benang yang berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen. Kedua benang itu berjalan melingkari satu dengan lainnya sehingga membentuk heliks.

Dogma sentral yang diusulkan oleh Francis Crick mengatakan bahwa informasi yang terkandung di dalam ADN dapat ditranskripsikan menjadi ARN dan informasi di dalam ARN dapat ditranslasikan menjadi protein.

Semenjak dogma sentral diperkenalkan untuk pertama kali, telah dipelajari bahwa beberapa virus memproduksi enzim yang dapat menstranskripsikan ARN menjadi ADN dan virus-virus tersebut dapat mereplikasikan genom ARNnya.

Proses sintesis ADN dengan ARN sebagai template disebut transkripsi balik. Transkripsi adalah proses pembentuk ARN dengan model (template) ADN dan dikatalisis oleh enzim ARN polimerase. Sedangkan transkripsi balik adalah sintesis ADN menggunakan ARN sebagai template dan dikatalisis oleh enzim transkriptase balik. Proses translasi dilakukan oleh ribosom; dan replikasi ADN dilakukan dengan bantuan kompleks ADN polimerase.

George Beadle dan Edward Tatum berjasa karena mampu mengumpulkan data untuk mendukung hipotesis “satu gen mengontrol aktivitas satu polipeptida” (one gene one enzyme hyphotese) pada eukariot rendah.

Bakteri umumnya mengandung satu genom ADN sirkuler yang melekat pada membran selnya. Genom bakteri bereplikasi dimulai dari satu tempat menuju kedua arah (bidirectional). Satu genom dapat melakukan replikasi lengkap dalam kurang dari setengah jam. Sejumlah enzim dan protein terlibat dalam replikasi ADN seperti ARN polimerase yang membuat ARN primer, ADN ligase, ADN polimerase.

Replikasi ADN berlangsung secara semikonservatif. Pada bakteri, genom anak terpisah satu sama lain oleh pertumbuhan membran sitoplasma di antara titik perlekatannya. Sel anak terbentuk bila membran sel dan dinding sel melakukan invaginasi dan membentuk pembatas di antara kromosom.

Prokariot seperti halnya eukariot mensintesis tiga tipe ARN yaitu ARN-d, ARN-t, dan ARN-r. ARN ribosom merupakan komponen struktural dari ribosom. Pada bakteri ARN-r 5S dan 23S terdapat pada sub unit ribosom 30S.

Terdapat 1 sampai 6 ARN-t untuk masing-masing asam amino dari 20 asam amino yang dikenal pembentuk protein. Ribosom mengkatalisis pembentukan ikatan peptida di antara dua asam amino yang berdekatan.

Sintesis protein terdiri atas 3 tahap, inisiasi, elongasi, dan terminasi. Pada bakteri, selama inisiasi ribosom 70S yang merupakan pertautan dari subunit 30S dan 50S pada kodon start AUG pada ARN-d. Selama elongasi asam amino membentuk ikatan kovalen secara berurutan mengikuti gerakan ribosom sepanjang ARN-d. Terminasi sintesis potein terjadi jika ribosom sampai kepada kodon nonsens (UAA, UGA, UAG). Peptida selanjutnya terlepas dari ikatan ARN-t dan ribosom berdisosiasi menjadi sub unitnya.

Kode genetika adalah triplet, karena masing-masing kode terbentuk dari tiga nukleotida yang disebut kodon. Kodon terdiri dari tiga dari empat kemungkinan nukleotida (A, U, C dan G). Ini berarti akan terdapat 43 = 64 kodon. Keenam puluh empat kodon ini dikenal oleh ARN-t kecuali tiga yang disebut kodon nonsens.

Marshall Nirenberg dan Gobin Khorana berjasa dalam hal menemukan kode genetika ini. Dan kode genetika ini berlalu universal untuk semua organisme dari bakteri sampai manusia.

Dasar Molekuler Variasi

Pada bakteri, mutasi spontan pada suatu gen tertentu terjadi dengan laju kurang lebih 10-7 sampai 10-9 (satu dalam setiap 107 sampai 109 bakteri). Pada eukariot tingkat tinggi mutasi semacam itu terjadi dengan laju yang lebih tinggi, yaitu 10-4 sampai 10-7, kebanyakan mutasi spontan pada bakteri disebabkan oleh panas dan sinar ultrabiolet.

Para ilmuwan seringkali menginduksi terjadinya mutasi dengan sinar ultraviolet, zat kimia pengalkil, asam nitrat, dan basa analog.

Terdapat tiga tipe bakteri jantan, yaitu F+, Hfr, dan F’. Bakteri jantan mampu memindahkan informasi genetiknya kepada bakteri betina (F-) pada peristiwa konyugasi. Bakteri jantan gram negatif umumnya melekat pada bakteri betina melalui tabung panjang pili kelamin. Melalui pili inilah informasi genetika dipindahkan. Bakteri gram positif tidak membentuk pili kelamin yang dapat dilihat. Perkawinan pada bakteri gram negatif ialah dengan melakukan perlekatan satu sama lain selanjutnya membentuk hubungan antarsitoplasma.

Konyugasi antara strain Hfr prototrofik dengan F- auksotrofik, telah berhasil digunakan untuk pemetaan kromosom.

Transduksi terjadi jika virus memasukkan ADN ke dalam sel, kemudian terjadi rekombinasi. Transduksi umum maupun khusus pada bakteriofage telah digunakan untuk pemetaan kromosom.

Transformasi terjadi jika ADN telanjang masuk ke dalam sel dan membentuk rekombinasi dengan informasi genetik sel yang bersangkutan.

Genetika Eukariot

Materi genetis pada eukariot adalah ADN benang ganda. Pada banyak eukariot tingkat tinggi, lebih dari 99% ADN tidak mengkode ARN-d, ARN-t atau pun protein.

Siklus sel dibagi menjadi periode gap pertama (G1), sintesis ADN (S), gap kedua G2), mitosis (M), dan sitokinesis.

Selama periode gap, tidak terdapat aktivitas materi hereditas secara sitoplasma yang dapat diamati. Selama periode sintesis, materi hereditas melakukan replikasi. Pada mitosis dan sitokinesis, kromosom menjadi sangat padat dan bergerak cepat di dalam sitoplasma.

Konyugasi pada eukariot melibatkan fusi sebagian atau fusi lengkap di antara dua tipe kawin. Eukariot mencegah terjadinya penggandaan kromosom ketika mereka melakukan konyugasi, dengan cara mereduksi jumlah kromosomnya menjadi setengah dari jumlah semula. Sel haploid yang demikian ini dibentuk melalui pembelahan meiosis, dan sering disebut sebagai gamet.

Sebanyak 50% sampai 75% gen pada eukariot tingkat tinggi tidak mengkode sesuatu untuk dihasilkan. Daerah yang tidak mengkode sesuatu ini disebut intron, dan daerah pada kromosom yang mengkode informasi tertentu disebut exon.

Translasi eukariot terjadi dalam sitoplasma dan dilakukan oleh ribosom 80S.

Rekayasa Genetika

Rekayasa genetik berkembang dengan pesat dengan berhasilnya diisolasi dan karakterisasi enzim endonuklease restriksi yang mampu memotong benang ADN pada tempat khusus. Di samping itu juga ditemukan bahwa ADN seperti plasmid. Sementara itu potongan-potongan benang ADN dapat disambung kembali menggunakan enzim ligase.

Terdapat empat tahap rekayasa genetik, yaitu isolasi ADN, pembuatan wahana, kloning, dan produksi. Agar ADN yang diinginkan itu diekspresikan, maka ADN itu harus ditempatkan dekat promotor site dari sel yang dititipi itu.

Sampai saat sekarang dengan rekayasa genetik yaitu melalui fusi protoplasma antara sel plasma kanker dengan sel plasma normal, sehingga terbentuk sel yang hibridoma yang mampu menghasilkan satu tipe antibodi (monoklonal).

Antibodi monoklonal dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti alat diagnostik, vaksin, pengobatan,dan sebagainya.

Mikrobiologi Tanah/Pertanian

Suatu sistem memiliki 2 komponen yaitu komponen fisikokimia dan komunitas organisme yang ada di dalamnya. Ekosistem dalam ekologi mikroba dapat berupa sistem mikro maupun sistem makro.

Secara umum setiap sistem memiliki ciri-ciri yaitu adanya dinamika populasi, keanekaragaman, mekanisme adaptasi dan adanya hubungan antarorganisme yang ada di dalam sistem tersebut.

Tanah sebagai suatu sistem, memiliki anggota komunitas yang tersusun dari berbagai populasi mikroba yaitu bakteri, Actinomycetes, kapang (jamur), alga, virus, khamir dan protozoa. Macam dan jumlah mikroba tanah tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor jenis tumbuhan, pH, temperatur, curah hujan, macam tanah dan kelembaban tanah.


Peran Mikroba sebagai Dekomposer

Berbagai populasi mikroba tanah berperan membantu menyediakan zat-zat makanan bagi tumbuhan. Zat-zat makanan yang tersedia di dalam tanah, yang dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan antara lain berupa senyawa-senyawa karbon dioksida, dan ion-ion nitrat, sulfat, fosfat.

Di alam terjadi peristiwa daur ulang senyawa-senyawa organik dan anorganik, berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, sehingga terjadi suatu siklus. Siklus-siklus materi tersebut menyangkut siklus karbon, nitrogen, fosfor, sulfur dan besi.

Mikrobiologi Air

Air yang terdapat di bumi ini dikelompokkan menjadi air atmosfer, air permukaan dan air di bawah permukaan tanah. Struktur komunitas pada ekosistem air secara umum terdiri atas kelompok autotrof dan kelompok saprotrof.

Ekosistem air permukaan dapat dibedakan menjadi ekosistem air mengalir dan ekosistem air tergenang yang memiliki perbedaan-perbedaan baik secara fisik, biologi maupun kimia. Ditinjau dari kandungan kadar garamnya terdapat adanya ekosistem air tawar dan ekosistem air laut. Pada ekosistem air tawar maupun air laut, keduanya memiliki daerah yang khas kearah vertical, yang memberikan ciri pada komunitas yang menempatinya.

Fungsi mikroba pada ekosistem air, terutama adalah sebagai produser dan decomposer sedangkan di ekosistem tanah mikroba hanya berperan sebagai decomposer.


Air bagi Kehidupan Manusia

Berdasar peruntukannya air dikelompokkan menjadi 4 kelompok yaitu air golongan A, B, C, dan D. Air yang diperuntukkan bagi rumah tangga, umumnya termasuk golongan B dan perlu dilakukan pengolahan terlebih dahulu agar dapat memenuhi syarat kesehatan.

Proses pengolahan air kotor yang umumnya telah tercemar dilakukan secara bertahap, yaitu melalui tahap penyaringan bahan-bahan kasar, pengendapan secara fisik, koagulasi, penyaringan secara halus dengan pasir, khlorionasi selanjutnya baru dapat didistribusikan ke masyarakat konsumen.

Bahan pencemar di dalam air dapat berupa pencemar, fisik, kimia maupun biologi. Pencemar biologi ditandai dengan adanya bakteri coliform, antara lain bakteri E. coli. Untuk mengetahui adanya bakteri secara keseluruhan dan bakteri E. coli khususnya dalam suatu contoh air, perlu dilakukan uji bakteriologis.


Dasar-dasar Pengendalian

Berbagai macam sarana proses fisik telah tersedia untuk mengendalikan populasi mikroba. Pengendalian tersebut dapat dilakukan dengan cara mematikan mikro-organisme, menghambat pertumbuhan dan metabolismenya, atau secara fisik menyingkirkannya. Cara pengendalian mana yang digunakan tergantung kepada keadaan yang berlaku pada situasi tertentu.

Pemberian suhu tinggi/terutama pada uap bertekanan, merupakan salah satu cara yang paling efisien dan efektif untuk mensterilkan sesuatu bahan. Namun demikian bahan-bahan tertentu yang biasa digunakan di laboratorium, rumah-rumah penduduk, dan rumah-rumah sakit mudah rusak bila dikenai suhu tinggi. Prosedur sterilisasi pilihan seperti radiasi, penggunaan berkas elektron, atau penyaringan harus digunakan untuk mensterilkan bahan-bahan yang akan rusak bila diberi suhu tinggi.

Tersedia beribu-ribu zat kimia dipakai untuk mengendalikan mikroorganisme. Penting sekali memahami ciri-ciri pembeda masing-masing zat ini dan organisme yang dapat dikendalikannya serta bagaimana zat-zat tersebut dipengaruhi oleh lingkungannya. Setiap zat kimia mempunyai keterbatasan dalam keefektifannya, bila digunakan dalam kondisi praktis keterbatasan-keterbatasan ini perlu di amati. Tujuan yang dikehendaki dalam hal pengendalian mikroorganisme tidak selalu sama. Pada beberapa kasus mungkin perlu mematikan semua organisme (sterilisasi) sedangkan pada kasus-kasus lain mungkin cukup mematikan sebagian mikroorganisme tetapi tidak semua (sanitasi).

Dengan demikian pemilihan suatu bahan kimia untuk penggunaan praktis dipengaruhi juga oleh hasil antimikrobial yang diharapkan daripadanya.

Cara kerja zat-zat kimia dalam menghambat atau mematikan mikroorganisme itu berbeda-beda, beberapa diantaranya mengubah struktur dinding sel atau membran sel yang lain menghambat sintetis komponen-komponen seluler yang vital atau yang mengubah keadaan fisik bahan selular. Pengetahuan mengenai perilaku khusus tentang bagaimana suatu zat kimia menghasilkan efek anti mikroba sangat berguna baik untuk mempertimbangkan kemungkinannya bagi penggunaan praktis maupun untuk mengusulkan perbaikan-perbaikan apa yang mungkin dilakukan untuk merancang bahan bahan kimia baru.

Desinfeksi adalah proses penting dalam pengendalian penyakit, karena bertujuan merusak agen-agen patogen. Berbagai istilah digunakan berkaitan dengan agen-agen kimia sesuai dengan kerjanya atau organisme yang khas yang terkena. Istilah-istilah ini meliputi desinfektan, antiseptic, agen bakteriostasis, bakterisida, germisida, sporisida, virisida, fungisida, dan preservative (pengawet).

Mekanisme desinfektan mungkin beraneka dari satu desinfektan ke desinfektan yang lain dapat menyebabkan kerusakan pada membran sel atau oleh tindakan pada protein sel atau pada gen yang khas yang berakibat kematian atau mutasi.

Faktor yang mengubah laju desinfeksi mencakup macam agen konsentrasi, waktu dan suhu, jumlah mikroorgansime dengan ciri-cirinya (misalnya perbedaan jenis, spora, dan kapsul) dan keadaan medium yang mengelilinginya.

Dalam merencanakan desinfeksi, desinfektan harus dipilih sesuai organisme yang akan dihancurkan dan material yang akan diperlakukan. Keamanan selalu menjadi pertimbangan utama, dan variabel perlu ditangani sebagaimana diperlukan untuk menjamin hasil yang aman.

Berbagai uji dalam penggunaan untuk menilai agen-agen kimia. Semuanya menyediakan jumlah tertentu informasi yang berguna namun harus diingat keterbatasan uji yang digunakan.


Mikroorganisme, Penyakit-Resistensi dan Pemindah sebarannya

Tubuh manusia mempunyai flora normal yang mulai diperolehnya segera setelah lahir. Setiap bagian tubuh mempunyai keadaan lingkungan khusus yang didiami berbagai macam mikroba yang berbeda-beda.

Hasil interaksi antara inang dan mikroba ada yang menyerang inang. Apakah suatu mikroorganisme itu akan menimbulkan penyakit ditentukan oleh tidak hanya sifat- sifatnya, tetapi juga oleh kemampuan inangnya untuk menekan infeksi.

Resistensi inang dapat berupa resistensi alamiah atau resistensi khusus. Resistensi alamiah bergantung kepada sejumlah faktor. Faktor-faktor resistensi yang dibawa sejak lahir adalah; spesies, ras dan perorangan. Faktor-faktor luar meliputi rintangan mekanis dan kimiawi tubuh. Diantara faktor-faktor pertahanan internal adalah peradangan, fagositosis, komplemen, dan interferon.

Penyakit yang dipindahsebarkan melalui udara meliputi wahana tetesan liur dan sekresi pernafasan liurnya, debu tercemar, dan fomit. Gerbang masuk bagi penyebab penyakit adalah nasofaring. Beberapa infeksi asal udara ini menyerang sistem organ lain pada tubuh meskipun mereka memasuki tubuh melalui hidung maupun tenggorokan.

Penyakit asal makanan ditularkan melalui penelanan makanan yang tercemar oleh jenis-jenis mikroorganisme tertentu dalam jumlah cukup tinggi sehingga mencakup dosis infektif. Ada dua mekanisme yang terlibat pada peracunan makanan oleh mikrorganisme, yaitu infeksi asal makanan dan keracunan makanan.

Sumber infeksi asal air yang sesungguhnya ialah tinja yang telah mencemari air. Bahan tinja mengandung mikroorganisme patogenik bila berasal dari orang-orang yang terinfeksi atau penular. Sayangnya, air merupakan wahana yang baik bagi penularan dan penyebaran penyakit-penyakit enterik semacam itu, yang kesemuanya mempunyai rute tinja ke mulut ke usus. Rute ini harus dihambat untuk dapat mengendalikan infeksi enterik asal air dengan baik.

Arthropoda tidak hanya merupakan penular mekanis penyakit ( seperti penularan demam tifoid oleh lalat rumah), tetapi juga merupakan vektor biologis, karena mikroba patogenik yang ditularkannya berinkubasi dan berkembang di dalam diri mereka.

Terdapat sejumlah besar penyakit yang ditularkan oleh arthropoda. Mereka menyerang berjuta-juta manusia dan tersebar luas diseluruh muka bumi.


Mikrobiologi Pangan

Kehadiran mikroorganisme pada bahan pangan dapat merugikan manusia, tetapi dapat pula menguntungkan. Kehadiran mikroorganisme pada bahan pangan senantiasa menyebabkan terjadinya perubahan tekstur, warna, rasa dan aroma. Perubahan yang terjadi ada yang dikendaki dan ada yang tidak dikehendaki oleh manusia. Jika perubahan yang terjadi tidak dikehendaki disebut kontaminan.

Kontaminasi bahan pangan dapat terjadi dari beberapa sumber, yaitu dari: daerah asal bahan pangan tersebut dipanen meliputi daerah pertanian, peternakan, tambak; saat panen; dan pengolahan pasca panen meliputi semua proses pengolahan sampai konsumsi siap makan. Kehadiran mikroorganisme kontaminan pada bahan pangan merupakan indikator kualitas bahan pangan. Bahan pangan kualitasnya dapat dikatakan baik, jika jumlah dan macam mikroorganismenya masih memenuhi nilai batas maksimum cemaran yang ditetapkan secara nasional dan internasional. Hal ini berkaitan pula dengan keamanan pangan.

Sedangkan jika perubahan yang terjadi pada bahan pangan dikehendaki, maka mikroorganismenya sengaja ditumbuhkan untuk membuat makanan fermentasi. Fermentasi makanan memanfaatkan kelompok bakteri, kapang atau khamir yang menghasilkan enzim-enzim amilolitik, proteolitik atau lipolitik. Enzim-enzim ini bekerja mengubah molekul-molekul kompleks menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana sehingga makanan lebih mudah dicerna oleh usus manusia. Pengolahan makanan secara fermentasi dapat meningkatkan nilai gizi makanan tersebut.


Mikrobiologi Industri

Mikrobiologi industri membahas perbanyakan mikroorganisme dalam jumlah besar, di bawah kondisi terkendali, yang bertujuan untuk menghasilkan produk bernilai ekonomi dan bermanfaat. Langkah-langkah yang harus dilakukan untuk mikrobiologi industri adalah isolasi dan seleksi mikroorganisme; seleksi media yang sesuai dengan tujuan; sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontamitasi oleh mikroba lain; dan evaluasi hasil.

Penentuan produk industri menggunakan jasa mikroorganisme sangat tergantung dari sifat-sifat mikroorganisme yang dipilih. Mikroorganisme yang dipilih harus memenuhi kriteria-kriteria: memiliki sifat-sifat yang stabil; mampu tumbuh pesat; tidak patogenik; memiliki sifat potensial menjamin proses biotransformasi berlangsung sesuai dengan tujuan yang diharapkan. Mikroorganisme yang terpilih ini berupa galur-galur unggul. Sedangkan penentuan media dan bagian pengendali proses lainnya disesuaikan dengan spesifikasi sifat mikroorganisme serta enzim-enzimnya. Macam-macam tipe produk industri dari mikroorganisme antara lain : sel-sel mikroorganisme itu sendiri sebagai produk .yang dikehendaki; enzim-enzim yang dihasilkan mikroorganisme; metabolit dari mikroorganisme.

Selanjutnya pembahasan mikrobiologi industri meliputi beberapa contoh proses pembuatan produk industri menggunakan jasa mikroorganisme antara lain industri minuman beralkohol; industri sirup fruktosa tinggi; produksi asam amino; produksi asam sitrat; produksi asam glutamat; produksi obat pengendali hama; produksi antibiotika; produksi vaksin rekombinan. Pada bagian terakhir disajikan tabel yang menunjukkan berbagai produk, tipe serta mikroorganisme yang potensial dalam produk industri.

Siklus Alami Tubuh dalam proses Pencernaan makanan

Berdasarkan penelitian ekstensif tentang siklus fisiologi, ditemukan bahwa setiap fungsi tubuh memiliki irama aktivitas biologi yang bekerja secara sistematis dalam siklus atau putaran 24 jam tanpa henti. Proses pencernaan sendiri terdiri dari tiga siklus yang didasarkan pada tiga fungsi tubuh, yaitu menyerap (sari-sari makanan), mencerna (zat-zat makanan), dan membuang (sampah-sampah makanan). Meskipun ketiga fungsi tersebut bekerja aktif secara simultan (terus-menerus), setiap delapan jam sehari masing-masing lebih intensif dibandingkan siklus-siklus lainnya.

Pukul 12.00 – 20.00 : PENCERNAAN
Pukul 20.00 – 04.00 : PENYERAPAN
Pukul 04.00 – 12.00 : PEMBUANGAN

Siklus pencernaan sangat intensif antara pukul 12.00 (tengah hari) dan pukul 20.00 (8 malam). Pada siklus ini energi tubuh lebih banyak dipusatkan ke fungsi pencernaan. Sepanjang siklus ini merupakan saat yang tepat untuk mengisi lambung dengan makanan padat. Kalau pada siang hari perut tak terisi, Anda akan merasa sangat lapar.

Siklus penyerapan berlangsung sangat intensif antara pukul 20.00 (8 malam) dan pukul 04.00 (dini hari). Sepanjang siklus ini terjadi proses penyerapan sebagian besar zat-zat makanan yang sudah tercerna dan pembagian zat-zat makanan ke seluruh bagian tubuh. Karena itu, tidur terlambat atau makan larut malam dapat mengurangi pasokan energi yang diperlukan untuk proses penyerapan. Hambatan pada salah satu siklus dapat mengacaukan siklus-siklus berikutnya, sehingga Anda akan merasa grogi pada pagi harinya.

Siklus pembuangan sangat intensif terjadi antara pukul 04.00 (tengah hari) dan pukul 12.00 (tengah hari). Pada siklus ini, energi akan lebih banyak dipakai untuk membantu proses pembuangan. Sampah akan lebih banyak dikeluarkan dalam siklus ini. Banyak orang mengeluh tidak mempunyai nafsu makan pada pagi hari, tapi tidak menyadari bahwa ini adalah hal sangat alami. Karena tubuh tengah melalui siklus pembuangan. Tubuh tidak terlalu membutuhkan makanan padat (misalnya nasi dan daging) yang sulit dicerna dalam kurun waktu tersebut, malah bisa mengacaukan proses pembuangan karena kekurangan energi.

FAKTA SEDERHANA
Dari beberapa fakta alamiah berikut inilah disusun prinsip-prinsip dasar FC (Food Combining). Tubuh mempunyai siklus-siklus pencernaan, penyerapan, dan pembuangan yang berbeda intensitasnya.

1. Ada makanan yang boleh dikombinasikan dan dimakan bersama, ada pula yang tidak serasi untuk dikombinasikan.
2. Setiap makanan butuh waktu pencernaan berbeda.Hanya dengan memanfaatkan prinsip-prinsip ini, kerja pencernaan tubuh sudah bisa dijaga agar tetap dalam kondisi maksimal.Sebetulnya faktanya begitu sederhana. Jika fungsi pencernaan bekerja maksimal, dengan sendirinya penyerapan zat gizi akan berjalan lancar, dan pembuangan racun tubuh pun tidak terhambat. Hasilnya, pastilah tidak bisa lain adalah tubuh yang sehat.

Biologi Sel

Sejarah Penemuan Sel

Sel yang ditemukan di abad 17 oleh Robert Hook ternyata berisi Zalir kental yang merupakan campuran berbagai macam senyawa. Zalir yang disebut protoplasma ini dibangun dari berbagai macam senyawa antara lain air, protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipit. Berdasarkan ciri dan sifat setiap komponen penyusun protoplasma, terutama lipid, segumpal protoplasma tersekat-sekat menjadi beberapa bentukan yang kemudian disebut organela. Sehingga protoplasma yang semula dinyatakan sebagai suatu cairan kental yang homogen ternyata merupakan cairan kental yang berstruktur sangat rumit. Pengertian sel yang kita ikuti sekarang, bukanlah pengertian sel yang disajikan oleh Robert Hook ditahun 1667. saat ini terdapat beberapa batasan (definisi) mengenai sel yaitu :

1. Sel adalah segumpal protoplasma yang berbentuk.

2. Sel adalah kesatuan (unit) struktur, fungsi dan pewarisan yang terkecil

Bagian terluar dari gumpalan protoplasma membentuk lapisan tipis yang merupakan pembatas antara protoplasma dengan lingkungan tempat beradanya. Selaput tipis itu pulalah yang menyebabkan protoplasma berbentuk, yang dinyatakan sebagai sel induk. Struktur morfologi sel induk sebagai berikut : Bagian terluar protoplasma yang berupa lapisan tipis disebut selaput sel. Bagian protoplasma yang dikelilingi selaput sel disebut sitoplasma. Sel induk ini secara bertahap dan pelan-pelan, berubah dan menyesuaikan diri dengan lingkungannya, untuk dapat melangsungkan hidupnya. Perubahan struktur ini menimbulkan dua kelompok besar yang sekarang kita kenal dengan kelompok sel prokaryota dan eukaryota.

Struktur Umum Sel

Prokaryota

Mencakup : Bakteria dan mikroplasma

Bentuk : Umumnya bola dan batang

Matra (dimensi) : Berkisar antara 0,01 sampai dengan 2 mikrometer

Struktur Morfologi : Secara berurutan dari luar ke dalam : dinding sel, selaput sel yang berlipat-lipat dibeberapa daerah. Lipatan itu disebut mesosoma. Sitoplasma didalamnya terdapat nukleoid dan ribosoma

Peranan komponen-komponen penyusun sel prokaryota :

Dinding sel untuk pelindung : selaput sel untuk mengatur keluar masuknya senyawa. Mesosoma digunakan untuk mengatur pembelahan, tempat pertukaran gas, oleh karena itu disebut pula kondroid. Bagi bacteria fotosintetik, mesosoma merupakan tempat terjadinya fotosintesis. Ribosoma untuk sintesis protein. Nukleoid merupakan kumpulan bahan informasi genetic.

Eukaryota

Berbeda dengan kelompok prokaryota, sel-sel eukaryota memiliki nucleus sejati.

Mencakup : Sel tumbuhan dan sel hewan

Bentuk : Bervariasi

Matra : Berkisar antara 6 mikrometer sampai dengan 1 meter

Sel tumbuhan, dari luar ke dalam secara berurutan : dinding sel, selaput sel, sitoplasma dengan beberapa organela didalamnya. Dua diantara organela tersebut hanya terdapat di sel tumbuhan saja. Nucleus, vakuola besar, vakuola kecil-kecil. Sel Hewan, dari luar ke dalam secara berurutan selaput sel; sitoplasma dengan beberapa organela didalamnya : nucleus.

Bahan Penyusun Sel

Protoplasma yang berupa zalir pertama yang memiliki tanda-tanda kehidupan ditemukan oleh Purkinye pada tahun 1839. Pada dasarnya komponen penyusun protoplasma adalah karbon hydrogen, oksigen, dan nitrogen. Komponen-komponen tersebut membentuk air, protein, asm nuklead dan nucleoprotein, lipid, dan karbohidrat. Selain unsur-unsur tersebut, dalam protoplasma, walaupun dalam jumlah sedikit, dijumpai pula kalsium, kalium, natrium, dan sulfur. Dilihat dari sifat fisiknya, protoplasma berupa substitusi berwarna kehijauan yang dapat berada pada dua keadaan yaitu sol dan gel. Protoplasma melakukan gerakan-gerakan yang tergantung pada ukuran molekul dan tenaga yang ada yaitu gerakan brown dan amuboid

Komponen Penyusun dan Sifat Selaput Plasma

Selaput plasma terdiri dari dwilapisan lipid. Padanya terbenam berbagai macam protein. Dwilapisan lipid ini berupa zalir dengan tiap molekul lipid mampu dengan cepat berdifusi pada bidang belahannya. Beberapa jenis molekul lipid dapat melakukan flip-flop dari bidang belahan yang satu ke yang lain. Molekul lipid selaput bersifat amfipatis, dapat terkait dengan sendirinya menjadi dwilapisan bila dicampur air. Pada selaput plasma terdapat tiga kelompok lipid yaitu: fosfolipid, glikolipid, dan kolesteroll. Pada suatu dwilapisan lipid komposisi lipid di belahan yang satu berbeda dengan belahan yang lain. Campuran lipid dalam selaput plasma sangat bervariasi sesuai dengan jenis sel atau keadaan fisiologis sesuatu sel.

Model Selaput Plasma serta Pemulihan dan Perakitannya

Apabila dwilapisan lipid merupakan struktur dasar selaput plasma, maka protein bertanggung jawab untuk hampir semua fungsi selaput misalnya: berperan sebagai reseptor, enzim, protein pengangkut, dan lain-lain. Sebagian besar protein-selaput merupakan protein transmembrean, sebagian lain berkedudukan sebagai protein semi-transmembran atau perifer. Seperti halnya molekul-molekul lipid, banyak protein-selaput dapat bergerak di bidangnya. Namun, sel mampu membantu protein-selaput tidak bergerak. Molekul-molekul protein maupun lipid selaput sel-sel eukaryota, ada yang pada permukaan nonsitosoliknya memiliki rantai oligosakharida yang terikat padanya dengan ikatan kovalen. Peranan rantai sakharida ini belum diketahui dengan pasti. Diduga mereka berperan dalam proses perlekatan serta pengenalan.

Peran Selaput Plasma

Dwilapisan lipida sangat impermeable terhadap molekul-molekuk polar. Untuk memungkinkan molekul-molekul terlarut dalam air melewati selaput plasma, selaput memiliki berbagai macam protein pengangkut. Setiap molekul bertanggung jawab untuk mengangkut senyawa terlarut khusus melewati selalut. Terdapat dua kelompok protein pengangkut yaitu: protein pembawa dan pembentuk celah. Dwilapisan lipida sangat impermeable terhadap molekul-molekuk polar. Untuk memungkinkan molekul-molekul terlarut dalam air melewati selaput plasma, selaput memiliki berbagai macam protein pengangkut. Setiap molekul bertanggung jawab untuk mengangkut senyawa terlarut khusus melewati selalut. Terdapat dua kelompok protein pengangkut yaitu: protein pembawa dan pembentuk celah. Protein pembawa mengikat senyawa terlarut khas dan memindahkannya melewati dwilapisan lipida dengan jalan mengubah bentuk diri sehingga tempat pengikat senyawa berpindah dari sisi yang satu ke sisi yang lain. Beberapa protein pembawa hanya mengangkut senyawa menaiki derajat konsentrasi dengan jalan mengubah bentuk dengan menghidrolisis ATP. Protein bercelah atau pembentuk celah memiliki celah akuosa pada dwilapisan lipida sehingga memungkinkan ion anorganik dengan ukuran dan muatan tertentu melewati selaput menuruni derajat elektrokimianya dengan laju paling sedikit seratus kali lebih besar daripada kecepatan bila melewati protein pengangkut yang lain. Celah-celah ini “berpintu” dan umumnya pintu terbuka sementara, bila terjadi perubahan khas pada selaput. Sebagian besar sel mengeluarkan makromolekul dengan jalan eksositosis dan memasukkannya dengan jalan endositosis. Pada ekositasis isi vesikuli pengangkut atau vesikuli sekretoris dilepaskan ke ruang antarsel pada saat visikuli melebur dengan selaput sel. Pada endositosis urutan kejadian berlangsung terbalik. Sebagian besar endosoma berakhir pada peleburan dengan lisosoma.

Sitosol

Sitosol yang disebut juga hialoplasma, merupakan bagian sitoplasma yang berada di sela-sela organela berselaput. Beribu-ribu jenis enzim yang terlibat dalam proses metabolisme intermedia terlarut di dalamnya. Salah satu contoh metabolisme intermedia adalah proses glikolisis dan glikoneogenesis. Selain itu, cairan ini dipenuhi oleh ribosoma, mRNA maupun tRNA, yang aktif mensintesis protein. Sekitar 50% protein hasil sintesis yang dilakukan ribosoma, ditentukan tetap berada di dalam sitosol. Sebagian dari protein yang berada di sitosol, berbentuk benang-benang halus yang disebut filamen. Filamen-filamen ini teranyam membentuk rerangka, yang diberi nama rerangka sel atau sitoskelet. Rerangka sel memberi bentuk pada sel, mengatur dan menimbulkan gerakan sitoplasmik yang beruntun dan berkaitan, serta membentuk jaring-jaring kerja yang membantu mengatur reaksi-reaksi enzimatis. Terdapat empat macam filamen penyusun sel. Filamen pertama sangat halus, teranyam membentuk jejala trimatra. Jejala ini disebut jejala mikrotrabekula. Tiga kelompok filamen lainnya secara berurutan adalah mikrotubula, mikrofilamen dan filamen intermedia. Fileman-filamen ini merupakan protein struktur yang mudah sekali terurai dan terikat kembali. Mikrotubula terdiri dari monomer tubulin a dan tubulin b. Dua monomer tersebut membentuk dimer tubulin ab. Sejumlah tubulin ab terakit menjadi protofilamen. Tigabelas protofilamen, tersusun paralel satu terhadap yang lain dengan garis tengah sekitar 24 nanometer dengan tabel dinding 5

Sitoskelet

Mikrofilamen merupakan protein fibrosa yang bergaris tengah 60 angstrum dan tidak berongga. Terdapat banyak macam mikrofilamen. Beberapa diantaranya, yang penting adalah protein-protein kontraktil, yaitu aktin, miosin troponin dan tropomiosin. Aktin dapat berada dalam bentuk monomer aktin G dan filament aktin f. Filamen intermedia (FI) berukuran lebih kecil daripada mikrotubula, tetapi lebih besar daripada mikrofilamen. Diameternya berkisar antara delapan sampai sepuluh nanomer. FI berongga seperti mikrotubula Ribosoma terdiri dari bagian (= subunit) yaitu : subunit kecil dan besar. Senyawa penyusun ribosoma adalah protein dan rRNA. Pada sel prokaryota ribosomsa memiiki BM 2520 kD dan bermatra 29 x 21 nanometer. Riborsoma sel eukaryota bermatra 32 x 22 nanometer dengan BM lebih kurang 4220 KD. Ribosoma berperan sangat penting dalam proses sintesis protein. Pad proses ini Ribosoma berperan sebagai pemandu katalitik. Ribosoma mengatur dan menentukan supaya kodon (= sandi genetic) yang terdapat di mRNA dapat tepat berpasangan dengan antikodon yang terpadat pada tRNA, sehingga penerjemahan tidak meleset. Dalam proses sintesis protein, subunit kecil mengikat mRNA dan tRNA, sedangkan subunit besar membantu membentuk ikatan polipeptida. Didalam proses ini pemegang peran utama sebagai biokatalisator adalah rRNA Proses sintesis protein yang juga disebut ekspresi gen, diawali oleh beberapa proses yang di nucleus. Proses-proes tersebut adalah sintesis mRNA, tRNA dan rRNA, yang lebih dikenal dengan proses penyalinan atau transkripsi. Selain transkripsi, di nucleus terjadi pula sintesis ribosoma subunit besar maupun kecil. Setelah senyawa tersebut selesai disintesis mereka segera dikirim ke sitosol. Disitosol lah terjadinya sintesis protein. Empat senyawa yang berasal dari nucleus tersebut, masing-masing memegang peranan penting. mRNA merupakan pembawa sandi genetic yang akan diterjemahkan; tRNA berperan mengikat asam amino yang sesuai dengan kodon di mRNA, subunit-subunit ribosoma berperan sebagai pemandu katalitik untuk meyakinkan bahwa kodon yang terdapat di mRNA tepat berpasangan dengan antikodon yang ada di tRNA; rRNA memegang peran dalam kegiatan ribosoma sebagai biokatalisator Proses sintesis protein terdiri dari tiga tahap yaitu : pemrakarsaan (initiation), pemanjangan (elogation), dan penghentian (termination). Tiga tahapan ini berlangsung berkesinambungan

Sistem Selaput Sitoplasmik

RE merupakan kumpulan tubulus, vesikuli, dan sakuli yang berada di sitoplasma sel eukaryota. Selaput RE merupakan selaput yang bersinambung mengelilingi suatu lumen yang terpisahkan dari sitosol yang mengelilinginya. Terdapat dua macam RE yaitu: REG dan REA. Permukaan sitosolik selaput REG ditempeli ribosoma, sedangkan permukaan sitosolik selaput REA tidak beribosoma. Selaput RE memiliki protein dalam jumlah besar. Protein-protein tersebut berperan sebagai: enzim, pemilah dan pengangkut REG dan REA yang berperan pada sebagian besar proses biosintesis. Kompleks Golgi terdiri dari tumpukan sakuli. Pada selaput sakuli Golgi tidak dijumpai ribosoma. Setiap sakulus Golgi, disebut sisterna, seperti pada RE, membengkak dibagian tepi. Di sekeliling sakuli Golgi terdapat vesikuli dari berbagai ukuran. Kompleks Golgi selalu berdekatan dengan RE.

Organela Pembangkit Tenaga

Mitokondria melaksanakan sebagian besar oksigen sel dan pada sel hewan menghasilkan ATP terbanyak. Matriks mitkondria berisi beraneka enzim, termasuk piruvat dehidrogenase. Selain itu juga berisi NADH dan FADH2. Tenaga yang diperoleh dari bereaksinya oksigen dengan elektron reaktif yang dibawa NADH dan FADH2 dilengkapi dengan rantai pengangkut elektron yang terdapat di selaput dalam mitokondria. Rantai ini disebut rantai respirasi. Rantai ini memompa proton keluar dari matriks mitokondria. Untuk membentuk derajat proton elektrokimia di sebelah menyebelah selaput. Perbedaan kadar H+ ini digunakan untuk mensintesis ATP dan memacu pengangkut metabolit terpilih melewati selaput dalam mitokondria.

Selubung Nukleus

Nukleus dikelilingi oleh selaput rangkap yang disebut selubung nukleus. Pada selubung nukleus terdapat pori yang memungkinkan ion-ion dan molekul-molekul mikro lewat dengan leluasa. Selain ini, selubung nukleus juga mengatur pengangkutan protein dan ribonukleo protein. Sifat pemilah selubung nukleus memungkinkan beberapa molekul besar ulang alik dari nukleus ke sitosol. Selubung nukleus juga menjaga beberapa enzim yang khas untuk neukleus atau sitosol tetap berada di tempat masing-masing.

Bahan Pembawa Warisan dan Matriks Nukleus

DNA, protein histon, dan non-histon merupakan sebagian besar molekul yang berada di dalam nukleus sel eukaryota. Tiga elemen ini membentuk serabut kromatin di dalam nukleus. Lima buah histon bersama dengan DNA berperan sebagai protein struktur. Empat di antaranya, H2A; H2B; H3 dan H4, membentuk arah pusat nukleosoma yang merupakan kesatuan struktural dasar dari kromatin. Histon ke lima, H1, mengikat DNA ke nukleosoma. Protein non-histon mengatur kegiatan gen, berperan pada proses penggandaan dan penyalinan. Kromatin terbagi menjadi eukromatin dan heterokromatin. Eukromatin teranyam longgar dan aktif pada RNA membentuk nukleolus. Heterokromatin teranyam rapat sehingga tidak aktif dalam proses penyalinan.


Pembelahan Sel

Kegiatan yang terjadi dari satu pembelahan sel ke pembelahan berikutnya disebut daur (siklus) sel. Daur ini mencakup pembelahan sel, yang terdiri dua tahap, yaitu karyokinesis (mitosis) dan sitokenesis, serta interfase yang mencakup G1, S, dan G2. Pada G1 terjadi penyalinan DNA dan penerjemahan. Sel anakan tumbuh menjadi dewasa. Pada S berlangsung penggandaan DNA dan pada G2 berlangsung perakitan kromosoma yang berakhir pada profase. Karyokinesis terdiri empat tahap, yaitu: Profase, metafase, anafase, dan tolefase.

Struktur Mes Hewan

Kolagen dan proteoglikan membentuk jaring-jaring yang terdiri dari berbagai macam serabut. Jaring-jaring ini dikaitkan ke permukaan sel lewat reseptor atau dengan perantara fibronektin, laminin, dan molekul-molekul penghubung lainnya. Banyak reseptor permukaan, dari kelompok intergrin mengikatkan MES ke rerangka sel di dalam sitoplasma.

Struktur Mes Tumbuhan Dinding Sel

Dinding sel melindungi dan mengikat sel-sel menjadi satu di dalam tubuh tumbuhan, memberi bentuk tetap pada sel tumbuhan, menahan kekuatan dalam yang terbentuk akibat osmosis, dan melindungi sel dari infeksi. Serabut pertama dinding sel adalah selulosa; pektin, hemiselulosa, dan ekstensin merupakan molekul-molekul jaring-jaring primer. Meskipun sel tumbuhan dikelilingi dinding, mereka mampu membesar dan tumbuh, melalui proses yang memungkinkan komponen dinding sel, terutama selulosa, memanjang dan melebar dengan leluasa. Serabut selulosa baru dibentuk oleh enzim-enzim yang terdapat di selaput sel, dan kedudukannya ditentukan oleh mikrotubulus yang berada di sitoplasma. Plasmodesmata tetap berada di dinding sel sebagai tempat hubungan sitoplasma antar sel yang berdampingan.


Dinding Sel Pada Prokayota

Semua sel prokaryota, kecuali mycoplasma memiliki dinding sel. Pada bakteri struktur dinding sel di bedakan antara bakteri gram positif dan bakteri gram negatif. Pembangunan dinding sel prokaryota terdiri dari komponen molekular:

1. Peptidoglikan

Pada bakteri disebut murein, mucopeptid atau glikopeptid.

2. Asam teiochoat

3. Lipopolisakharida

Hormon

Hormon (dari bahasa Yunani, όρμή: horman - "yang menggerakkan") adalah pembawa pesan kimiawi antarsel atau antarkelompok sel. Semua organisme multiselular, termasuk tumbuhan (lihat artikel hormon tumbuhan), memproduksi hormon. Hormon berfungsi untuk memberikan sinyal ke sel target yang selanjutnya akan melakukan suatu tindakan atau aktivitas tertentu.

Tindakan yang dilakukan karena pesan hormon sangat bervariasi, termasuk di antaranya adalah perangsangan atau penghambatan pertumbuhan serta apoptosis (kematian sel terprogram), pengaktifan atau penonaktifan sistem kekebalan, pengaturan metabolisme dan persiapan aktivitas baru (misalnya terbang, kawin, dan perawatan anak), atau fase kehidupan (misalnya pubertas dan menopause). Pada banyak kasus, satu hormon dapat mengatur produksi dan pelepasan hormon lainnya. Hormon juga mengatur siklus reproduksi pada hampir semua organisme multiselular.

Pada hewan, hormon yang paling dikenal adalah hormon yang diproduksi oleh kelenjar endokrin vertebrata. Walaupun demikian, hormon dihasilkan oleh hampir semua sistem organ dan jenis jaringan pada tubuh hewan. Molekul hormon dilepaskan langsung ke aliran darah, walaupun ada juga jenis hormon - yang disebut ektohormon (ectohormone) - yang tidak langsung dialirkan ke aliran darah, melainkan melalui sirkulasi atau difusi ke sel target.

Pada prinsipnya pengaturan produksi hormon dilakukan oleh hipotalamus (bagian dari otak). Hipotalamus mengontrol sekresi banyak kelenjar yang lain, terutama melalui kelenjar pituitari, yang juga mengontrol kelenjar-kelenjar lain. Hipotalamus akan memerintahkan kelenjar pituitari untu mensekresikan hormonnya dengan mengirim faktor regulasi ke lobus anteriornya dan mengirim impuls saraf ke posteriornya dan mengirim impuls saraf ke lobus posteriornya.

Pada tumbuhan, hormon dihasilkan terutama pada bagian tumbuhan yang sel-selnya masih aktif membelah diri (pucuk batang/cabang atau ujung akar) atau dalam tahap perkembangan pesat (buah yang sedang dalam proses pemasakan). Transfer hormon dari satu bagian ke bagian lain dilakukan melalui sistem pembuluh (xilem dan floem) atau transfer antarsel. Tumbuhan tidak memiliki kelenjar tertentu yang menghasilkan hormon.

Faktor Regulasi

Faktor regulasi adalah senyawa kimia yang mengontrol produksi sejumlah hormon yang memiliki fungsi penting bagi tubuh. Senyawa tersebut dikirim ke lobus anterior kelenjar pituitari oleh hipotalamus. Terdapat 2 faktor regulasi, yaitu faktor pelepas (releasing factor) yang menyebabkan kelenjar pituitari mensekresikan hormon tertentu dan faktor penghambat (inhibiting factor) yang dapat menghentikan sekresi hormon tersebut. Sebagai contoh adalah FSHRF (faktor pelepas FSH) dan LHRF (faktor pelepas LH) yang menyebabkan dilepaskannya hormon FSH dan LH.

Hormon Antagonistik

Hormon antagonistik merupakan hormon yang menyebabkan efek yang berlawanan, contohnya glukagon dan insulin. Saat kadar gula darah sangat turun, pankreas akan memproduksi glukagon untuk meningkatkannya lagi. Kadar glukosa yang tinggi menyebabkan pankreas memproduksi insulin untuk menurunkan kadar glukosa tersebut

Enzim

Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi. Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Hal-ihwal yang berkaitan dengan enzim dipelajari dalam enzimologi. Dalam dunia pendidikan tinggi, enzimologi tidak dipelajari tersendiri sebagai satu jurusan tersendiri tetapi sejumlah program studi memberikan mata kuliah ini. Enzimologi terutama dipelajari dalam kedokteran, ilmu pangan, teknologi pengolahan pangan, dan cabang-cabang ilmu pertanian.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu, keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh kofaktor dan inhibitor.

Dewasa ini, enzim adalah senyawa yang umum digunakan dalam proses produksi. Enzim yang digunakan pada umumnya berasal dari enzim yang diisolasi dari bakteri. Penggunaan enzim dalam proses produksi dapat meningkatkan efisiensi yang kemudian akan meningkatkan jumlah produksi.

Sejarah Perkembangan Hidrobiologi dan Ruang Lingkupnya

1. Hidrobiologi mempelajari semua yang hidup di air. Dengan perkataan lain hidrobiologi adalah bagian dari ilmu biologi yang harus memperhatikan organisme di air, sehingga dikatakan sebagai biologi perairan.

2. Objek yang dipelajari dalam hidrobiologi adalah segala aspek biologi dari kehidupan organisme di air.

3. Organisme air yang dimaksudkan dalam hidrobiologi adalah semua makhluk hidup yang hidup di perairan tawar, payau maupun asin, dari tingkat yang paling rendah sampai yang paling tinggi.

4. Indonesia sebagai negara kepulauan memiliki sumber daya perairan laut dan pesisir yang sangat luas, di samping memiliki perairan darat yang cukup banyak pula.

5. Dengan sumber daya perairan yang luas maka Indonesia memiliki potensi sumber daya hayati yang banyak. Sementara pengelolaan sumber daya perairan yang ada di Indonesia belum optimal.

6. Sebagai bagian dari komponen perairan maka untuk mempelajari hidrobiologi tidak dapat lepas dari ekologi perairan, yaitu suatu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari kaitan antara organisme dengan lingkungan perairan di mana organisme tersebut hidup.

7. Perkembangan hidrobiologi diawali dengan ditemukannya mikroskop dan plankton net.

8. Plankton merupakan organisme yang melayang-layang dalam air dan mudah terbawa oleh arus air. Organisme ini penting dalam pola rantai makanan di perairan, khususnya phytoplankton yang menjadi primer produser yang paling berperan di perairan.

9. Banyak badan-badan perairan di Indonesia yang masih memungkinkan untuk ditingkatkan potensi sumber daya hayatinya. Namun di lain pihak banyak badan perairan rusak karena pemanfaatan yang tidak mengindahkan kaidah kelestarian.

Kelompok Organisme Perairan dan Habitat Akuatik

1. Organisme di perairan dapat diklasifikasikan berdasarkan kedudukannya dalam rantai makanan, berdasarkan cara kehidupannya dan berdasarkan daerah (sub habitat)

2. Organisme yang ada di perairan terdiri dari kelompok-kelompok Bakteri, Algae, Tumbuhan tingkat tinggi, dan Hewan.

3. Bakteri yang ada di perairan di jumpai ada yang hidup di dasar lumpur, di tanaman, hewan dan detritus. Ada yang obligat aerobics, fakultatif dan ada yang autotrophik, khemosynthetik dan kebanyakan heterotrophik.

4. Sebagian besar dari phytoplankton yang mendiami perairan tersusun dari beberapa jenis algae yaitu antara lain: Cyanophyta, Chlorophyta, Chrysophyta, Euglenophyta dan Pyrrophyta.

5. Tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi yang hidup di perairan digolong-golongkan menurut cara hidupnya menjadi: a. Tumbuh-tumbuhan yang muncul di atas permukaan air, b. Tumbuh-tumbuhan berdaun terapung berakar di dasar, c. Tumbuh-tumbuhan kadang berakar di dasar, kadang dalam air dan daunnya muncul di atas air, d. Tumbuh-tumbuhan daunnya terapung dan akar tenggelam dalam air, e. Tumbuh-tumbuhan yang terbenam seluruhnya dalam air.

6. Hewan-hewan di perairan dikelompokan dalam: a. Protozoa, b. Coelenterata, c. Rotifera, d. Annelida, e. Arthropoda, f. Mollusca, g. Echinodermata, h. Vertebrata.

7. Suatu pendekatan yang dapat dilakukan untuk membicarakan lautan yang begitu luas dan organismenya, adalah dengan menentukan perwilayahan di lingkungan lautan baik secara vertikal maupun horizontal.

8. Danau merupakan perairan menggenang dan dapat dikatakan sebagai badan perairan yang semi tertutup yang dilingkupi oleh daratan. Dibagi menjadi dua bagian utama yaitu daerah limnetik dan daerah benthik. Daerah limnetik terdiri atas daerah eufotik dan afotik. Sedangkan daerah benthik terdiri dari daerah litoral dan profundal.

9. Pergerakan air satu arah merupakan ciri suatu sungai. Secara umum terdapat tiga kondisi yang membedakan sungai dari danau yaitu adanya arus, pertukaran tanah dan air yang relatif lebih intensif dan oksigen yang lebih seragam.

10. Estuaria merupakan wilayah peralihan antara habitat air tawar dengan habitat laut. Namun sebagian besar dari sifat-sifat biologi dan fisik estuaria bukan merupakan sifat-sifat peralihan antara air tawar dengan laut, tetapi merupakan sifat-sifat unik dengan diversifikasi spesies yang rendah dan kepadatan populasi tinggi.

FAKTOR LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI ORGANISME PERAIRAN

Faktor Lingkungan Fisik

1. Air suling pada 4oC mempunyai berat jenis maksimum, yaitu sama dengan 1 (satu). Perbedaan berat jenis dapat disebabkan oleh perbedaan tekanan, bahan-bahan tersuspensi, suhu dan kadar garam.

2. Kekeruhan merupakan akibat dari tahanan gesekan yang ditimbulkan oleh suatu zat cair pada benda-benda yang bergerak. Pada suhu OoC, kekentalan air murni adalah terbesar dan dinyatakan dengan angka 100.

3. Pada molekul-molekul yang berdekatan dengan permukaan hanya ada daya tarik menarik yang menuju ke dalam cairan dan menuju ke samping. Daya ini menyebabkan tegangan di lapisan permukaan air.

4. Cahaya matahari diperlukan oleh organisme fototrof untuk proses fotosintesa. Cahaya yang jatuh pada permukaan terdiri dari cahaya matahari langsung dan cahaya yang dilenturkan dari langit. Cahaya yang jatuh pada permukaan air akan dipantulkan dan diteruskan ke dalam air. Cahaya yang menembus permukaan akan didispersikan dan diabsorbsi, yang diabsorbsi berubah menjadi panas. Kecerahan di suatu perairan menunjukkan cahaya yang diteruskan dan dinyatakan dalam %.

5. Suhu merupakan faktor intensitas dari energi panas. Air termasuk salah satu zat yang mempunyai panas jenis yang tinggi yaitu sama dengan satu. Cahaya matahari yang masuk permukaan diserap secara eksponensial, namun tidak demikian penyebaran suhu. Penurunan suhu dapat terjadi tiba-tiba pada kedalaman tertentu, sehingga timbul perlapisan suhu.

6. Kekeruhan ialah suatu istilah yang digunakan untuk menyatakan derajat kegelapan di dalam air, yang disebabkan oleh bahan-bahan yang melayang. Kekeruhan yang tinggi berpengaruh merugikan bagi organisme fototrof yang memerlukan cahaya untuk proses fotosintesis. Demikian pula partikel-partikel yang membentuk kekeruhan akan menyerap panas, sehingga suhu perairan meningkat. Naiknya suhu air akan berpengaruh terhadap proses fisiologis organisme akuatik.

7. Pergerakan air dapat terjadi oleh pengaruh dari angin, perbedaan suhu, perbedaan berat jenis dan gravitasi. Gerakan-gerakan air dapat mengakibatkan sirkulasi panas, zat-zat terlarut dan organisme-organisme di perairan. Bentuk-bentuk utama dari gerakan air ialah arus. Sistem arus terdiri dari sistem arus yang tidak periodik dan sistem arus yang periodik.

Faktor Lingkungan kimia

1. Oksigen di perairan dibutuhkan untuk respirasi tumbuh-tumbuhan dan hewan-hewan, proses dekomposisi bahan-bahan organik oleh bakteri serta proses oksidasi bahan buangan. Oksigen terlarut dapat berasal dari udara dan dari hasil fotosintesa. Kandungan oksigen terlarut dalam air tergantung pada suhu air, tekanan atmosfer, garam-garam terlarut, dan aktivitas biologi.

2. Karbon dioksida di perairan dibutuhkan untuk fotosintesa tumbuhan air. Sumber karbon dioksida yang utama ialah dari proses pembongkaran bahan-bahan organik dan proses pernafasan organisme-organisme di perairan. Gas karbon dioksida juga dapat diabsorbsi dari udara. Karbon dioksida di air berupa karbon dioksida bebas, asam karbonat dan asam bikarbonat, yang cenderung berada dalam keseimbangan yang akan mempengaruhi pH perairan.

3. Gas metan di perairan berasal dari perombakan hidrat arang dari bahan organik yang umum terjadi di dasar perairan. Gas metan merupakan gas yang dapat mereduksi sehingga mengurangi oksigen di perairan.

4. Di perairan, belerang umumnya berada dalam bentuk ion sulfat selain itu juga berada dalam bentuk sulfida. Sulfat diperlukan oleh organisme tumbuhan dalam metabolisme protein bagi pertumbuhannya. Dalam keadaan anaerob, sulfat akan direduksi menjadi hidrogen sulfida yang toksik terhadap ikan.

5. Nitrogen merupakan salah satu unsur utama pembentuk protein. Nitrogen dapat berada dalam bentuk gas N2 yang segera berubah menjadi senyawa nitrit, nitrat, amonium, dan amonia. Nitrogen diserap oleh organisme nabati dalam bentuk nitrat yang kemudian diolah menjadi protein. Amonia dan amonium merupakan hasil akhir perombakan protein dalam keadaan anaerob. Amonia dan amonium toksik bagi ikan.

6. Persenyawaan fosfor dalam air berasal dari pelapukan batuan fosfat serta dari tanah sebagai fosfat yang larut dan dari organisme-organisme yang telah mati. Di perairan unsur fosfor terdapat dalam persenyawaan fosfat yang berada dalam bentuk anorganik (orto, meta dan polifosfat) dan organik, misalnya dalam tubuh organisme. Fosfat diserap oleh organisme nabati dalam bentuk ortofosfat. Fosfat diikat tanah dan tidak mudah tercuci air hujan. Namun fosfor dapat memasuki sistem akuatik lewat kikisan tanah atau erosi. Fosfor juga dapat berasal dari kegiatan pertanian dan domestik.

7. Bahan organik di ekosistem akuatik terdiri dari persenyawaan organik terlarut dan partikel-partikel organik. Kebanyakan bahan organik merupakan bentuk detritus yang berasal dari organisme yang mati. Sebagian bahan organik dimanfaatkan langsung oleh organisme hewan. Bahan organik lainnya diuraikan lebih lanjut oleh bakteri-bakteri menjadi mineral-mineral yang akan dimanfaatkan oleh organisme tumbuh-tumbuhan.

Organisme di Perairan Menggenang (Lentic)

Perairan menggenang (lentik) adalah suatu bentuk ekosistem perairan yang di dalamnya aliran atau arus air tidak memegang peranan penting. Hal ini karena aliran air tidak begitu besar atau tidak mempengaruhi kehidupan organisme yang ada di dalamnya. Pada perairan ini faktor yang amat penting diperhatikan adalah pembagian wilayah air secara vertikal yang memiliki perbedaan sifat untuk tiap lapisannya, contoh dan jenis perairan ini adalah danau, rawa, situ, kolam dan perairan menggenang lainnya. Perairan menggenang di bagi dalam tiga lapisan utama yang didasari oleh ada tidaknya penetrasi cahaya matahari dan tumbuhan air, yaitu: Littoral, limnetik dan profundal, sedangkan atas dasar perbedaan temperatur perairannya, perairan menggenang dibagi menjadi 3 kelompok yaitu: metalimnion, epilimnion, dan hipolimnion. Kelompok organisme di perairan menggenang berdasarkan niche utama dalam kedudukan rantai makanan meliputi produser (autotrof), makro konsumer (heterotrof) dan mikrokonsumer (dekomposer). Kelompok organisme yang ada di perairan menggenang berdasarkan cara hidupnya meliputi: benthos, plankton, perifiton, nekton dan neuston.

Distribusi Organisme di Perairan Menggenang

Pada zona litoral, produser utamanya adalah tanaman yang berakar (anggota spermatophyta) dan tanaman yang tidak berakar (fitoplankton, ganggang dan tanaman hijau yang mengapung). Sedangkan konsumernya meliputi beberapa larva serangga air seperti, platyhelminthes, rotifer, oligochaeta, moluska, amphibi, ikan, penyu, ular dan lain sebagainya. Pada zone limnetik, produsernya terutama fitoplankton dan tumbuhan air yang terapung bebas seperti, water hyacinth (Eichornia crassipes), Cerratophyllum spp, Utricularia spp, Hydrilla verticillata, duckweed (Lemna spp); dan vascular plants, seperti: Equisetum spp; Ioetes spp dan Azolla spp. Sedangkan konsumernya meliputi zooplankton dari copepoda, rotifera dan beberapa jenis ikan. Pada zona profundal, banyak dihuni oleh jenis-jenis bakteri dan fungi, cacing darah, yang meliputi larva chironomidae, dan annelida yang banyak mengandung haemoglobin, jenis-jenis kerang kecil seperti anggota famili sphaeridae dan larva “phantom” atau Chaoboras (corethra). Rantai makanan adalah suatu transfer energi dari tumbuhan melalui serangkaian organisme dengan jalan makan-memakan. Pada tiap transfer ada 80-90% energi potensial yang hilang sebagai panas. Oleh karena itu rantai makanan dalam satu deretan jumlahnya terbatas, biasanya 4 - 5 tingkat. Makin pendek rantai makanan, maka lebih banyak tersedia energi yang dapat dimanfaatkan.

Eutrofikasi

a. Eutrofikasi merupakan penggambaran pengaruh biologi dari adanya peningkatan konsentrasi nutrien tanaman, umumnya nitrogen dan fosfor, tetapi juga ditemukan unsur lain seperti Si, K, Ca, Fe, atau Mn di ekosistem akuatik

b. Pada dasarnya pengaruh eutrofikasi terhadap kehidupan organisme perairan dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu : Pengaruh langsung, terjadi pada organisme terutama planktonik algae yang pertumbuhanya tidak dipengaruhi oleh keberadaan nutrien. Pengaruh tidak langsung, terjadi pada saat terlepasnya populasi yang berada di bawah penghambatan sumber makanan. Sebagai akibatnya kecepatan pertumbuhan dan jumlah populasinya akan meningkat, sehingga akan terjadi kompetisi antara satu dengan lainnya.

Pengertian Perairan Mengalir (Lotic)

1. Perairan mengalir (lotic) adalah suatu bentuk ekosistem perairan, dimana yang memegang peranan penting dan menjadi ciri khasnya ialah adanya aliran air yang menuju ke satu jurusan dan penambahan air baru dari satu jurusan yang lebih tinggi tempatnya. Disini kecepatan arus merupakan faktor yang penting sebagai faktor pengendali dan pembatas utama, karena sangat mempengaruhi kehidupan organisme yang ada di dalamnya. Disamping itu perairan mengalir bersifat relatif lebih intensif, sehingga ekosistem perairan mengalir bersifat lebih terbuka dan kandungan oksigen terlarutnya relatif tinggi, karena luas permukaan yang berhubungan dengan udara lebih luas dan pergerakan air terus menerus.

2. Perairan mengalir terbagi ke dalam tiga wilayah atas dasar keberadaan di atas permukaan air laut, yaitu wilayah hulu, hilir, dan muara. Adapun klasifikasi perairan mengalir atas dasar mintakatnya, yaitu mintakat lubuk dan mintakat riam.

Kelompok Organisme di Perairan Mengalir

1. Bentuk kehidupan tumbuhan yang terdapat pada perairan mengalir ada dua tipe, yaitu makrofita dan mikrofita.

2. Adaptasi struktural dari tumbuhan air dapat berupa pengurangan jaringan kayu, tangkai yang tipis dan ringan, daun seperti benang, pembentukan organ khusus, produksi turion, dan lainnya.

3. Adaptasi struktural dari algae pada perairan mengalir dengan cara melekatkan diri pada suatu substrat, bergerombol, dan lainnya. Hal ini dilakukan untuk mempertahankan diri pada arus yang kuat.

4. Kelompok algae yang terdapat pada perairan mengalir adalah Cyanophyceae, Chlorophyceae, Pyrrophyceae, Bacillariophyceae, dan Euglenophyceae.

5. Kelompok dekomposer yang terdapat pada perairan mengalir adalah fungi dan bakteri.

6. Kelompok hewan invertebrata yang terdapat pada perairan mengalir adalah Crustacea, Protozoa, Rotifera, Oligochaeta, Insekta, Moluska, dan lainnya.

7. Adaptasi struktural dari hewan invertebrata pada perairan mengalir dengan cara bertaut secara permanen pada suatu substrat, bantuan alat kait atau pelekat, bentuk tubuh yang sesuai dengan habitat, bentuk tubuh yang pipih, bersifat rheotaksis positif, dan thigmotaksis positif.

8. Adaptasi struktural dari hewan invertebrata pada perairan mengalir dengan cara mereduksi atau mengurangi fungsi kaki dan alat untuk melekatkan diri.

9. Contoh dari kelompok Protozoa yang mudah berubah bentuk adalah Amoeba sp., dan lainnya.

10. Contoh dari kelompok Pisces yang terdapat pada perairan yang mengalir adalah Lepidocephalus spectrum, dan lainnya.

Distribusi Organisme di Perairan Mengalir

Distribusi organisme di perairan menggenang adalah sebagai berikut:

1. Distribusi kelompok makrofita pada perairan mengalir, yaitu:

a. yang akarnya masuk ke dalam substrat, seperti Nitella sp., Myriophylum sp.;

b. dengan adaptasi spesial, seperti Nuphar luteum;

c. yang tahan hidup pada habitat berkecepatan arus > 60 cm/dt, seperti Fontinalis antipyretica, dan Platyhypnidium rusciforme;

d. yang hidup pada habitat berkecepatan arus antara 25 - 60 cm/dt, seperti Ranunculus fluitans, dan Sium erectum;

e. yang hidup pada habitat berkecepatan arus antara 10 - 25 cm/dt, seperti Potamogeton nitens, dan Sparganium simplex; dan

f. yang hidup pada habitat berkecepatan arus < 10 cm/dt, seperti Potamogeton lucens, dan Callitriche intermedia.

2. Hubungan keberadaan jenis makrofita yang hidup sebagai bentik dengan kecepatan arus, yaitu antara lain terlihat bahwa pada kecepatan arus antara 0,2 - 1,0 m/dt ditemukan jenis Callitriche sp., Hippuris sp., Potamogeton sp., Elodea sp., Sium sp., Chara sp., sedangkan pada kecepatan arus > 1,0 m/dt ditemukan jenis Ranunculus sp., Oenanthe sp., Fontinalis sp., Apium sp., Sparganium sp., Chladophora sp., dan Hildenbrandia sp.

3. Distribusi algae pada perairan mengalir erat kaitannya dengan sifat hidupnya, dimana ada yang hidup sebagai plankton, bentik, dan perifiton. Keberadaan untuk algae yang hidup sebagai bentik sangat tergantung dari tipe substrat sebagai tempat melekat, sedangkan untuk yang hidup sebagai perifiton sangat tergantung pada jenis media sebagai tempat melekat. Sementara untuk algae yang hidup sebagai plankton sangat tergantung kecepatan arus, dimana secara umum populasinya lebih banyak pada mintakat lubuk atau daerah sungai yang berarus lambat.

4. Hubungan keberadaan jenis algae yang hidup sebagai bentik dengan kecepatan arus, yaitu antara lain terlihat bahwa pada pada kecepatan arus antara 0,2 - 1,0 m/dt ditemukan jenis, seperti Nitzschia sp., Navicula sp., Tabellaria sp., Oscillatoria sp., Bulbocaete sp., Eunotia sp., Caloneis sp., Synedra sp., Oedogonium sp., sedangkan pada kecepatan arus > 1,0 m/dt ditemukan jenis, seperti Achnanthes sp., Diatoma sp., Meridio sp., Ceratoneis sp.

5. Contoh algae yang hidup sebagai plankton pada perairan mengalir dari kelompok Chlorophyta (Chladophora sp. dan Spyrogyra sp.), Cyanophyta (Anabaena sp. dan Oscillatoria sp.), Bacillariophyta (Navicula sp. dan Surirella sp.), Pyrrophyta (Noctiluca sp. dan Peridinium sp.) dan Euglenophyta (Euglena sp. dan Phacus sp.).

6. Contoh algae yang hidup sebagai perifiton pada perairan mengalir dari kelompok Chlorophyta (Scenedesmus sp. dan Rivularia sp.), Cyanophyta (Spirulina sp. dan Oscillatoria sp.), dan Bacillariophyta (Achnanthes sp. dan Synedra sp.).

7. Contoh konsumer yang hidup sebagai plankton pada perairan mengalir dari kelompok Crustacea (Daphnia sp. dan Chidorus sp.,), dan insekta (Caenis latipennis, Hexagenia occulata).

8. Contoh konsumer yang hidup sebagai benthos pada perairan mengalir dari kelompok moluska (Lymnaea sp. dan Tarebia sp.,), dan insekta (Caenis sp., Simulium sp.).

9. Contoh jenis ikan yang hidup sebagai nekton pada perairan mengalir di mintakat lubuk (Clarias batrachus dan Glossogobius giuris), dan mintakat riam (Sicgosterus cyanocephalus dan Glyptothorax platypogon).

10. Contoh jenis insekta yang hidup sebagai neuston pada perairan mengalir adalah Gerris sp. dan Gyrinus sp.).

Sumber-sumber Pencemaran di dalam Perairan

1. Sumber utama pencemaran di lingkungan perairan, yaitu limbah industri, limbah pertanian dan limbah domestik.

2. Limbah industri mempunyai kapasitas dan kuantitas limbah yang berbeda-beda untuk setiap jenis industri. Hal ini sesuai dengan kapasitas produksi, bahan-bahan yang digunakan dalam proses produksi dan efisiensi teknologi pengolahan limbah yang digunakan.

3. Limbah industri pada umumnya bersifat lebih toksik daripada jenis limbah lainnya, terutama limbah industri logam, industri minyak, industri pertambangan, industri zat warna, dan lainnya.

4. Limbah pertanian pada umumnya bersifat biodegradasi, kecuali untuk limbah pestisida yang sintetik dan relatif bersifat toksik.

5. Limbah domestik pada umumnya bersifat lebih biodegradasi dibandingkan dengan jenis limbah lainnya dan dicirikan oleh kandungan BOD yang tinggi.

Pengaruh Pencemaran terhadap Organisme Perairan

Pengaruh dari beberapa senyawa atau unsur kimia yang terkandung dalam suatu limbah terhadap kehidupan organisme perairan (algae, invertebrata, dan ikan) adalah sebagai berikut:

1. Pengaruh tersebut sangat bervariasi untuk setiap jenis limbah industri. Namun pada umumnya toksisitas limbah yang paling kronis bagi kehidupan organisme perairan adalah limbah industri logam, industri kimia, industri pertambangan, industri elektronik, industri tekstil dan industri kulit. Toksisitas limbah akan semakin tinggi pada organisme yang lebih muda dan juga semakin kuat dengan kehadiran suatu senyawa atau unsur tertentu.

2. Pengaruh limbah pertanian terhadap kehidupan organisme perairan juga sangat bervariasi untuk setiap jenis limbahnya. Pada umumnya toksisitas limbah yang paling kronis bagi organisme perairan adalah pestisida, terutama insektisida (golongan organofosfat dan chlorinated hidrokarbon, seperti DDT, thiodan, endrin, BHC dan lainnya), fungisida dan herbisida. Pengaruh limbah akan semakin tinggi pada organisme yang lebih muda dan kehadiran suatu senyawa atau unsur tertentu akan memperkuat sifat toksiknya.

3. Pengaruh limbah domestik terhadap kehidupan organisme perairan juga sangat bervariasi. Umumnya toksisitas kronis bagi organisme perairan apabila bahan organik limbah tinggi, yaitu melampaui daya assimilasi perairan, sehingga tercipta kondisi yang anaerob. Pengaruhnya semakin sensitif bagi organisme yang lebih muda.

Organisme sebagai Indikator Perairan Tercemar

1. Organisme dapat digunakan sebagai indikator lingkungan karena kehidupan organisme mempunyai daya tahan dan adaptasi yang berbeda-beda antara jenis yang satu dan jenis lainnya. Diantaranya ada beberapa jenis yang tahan dan ada yang tidak tahan terhadap kondisi lingkungan, sehingga jenis-jenis yang mempunyai toleransi tinggi meningkat populasinya. Adanya toleransi menyebabkan adanya kehadiran dan ketidakhadiran organisme, yang dapat digunakan sebagai petunjuk kualitas lingkungan.

2. Indikator perairan adalah organisme yang menunjukkan keadaan atau kondisi lingkungan dari perairan yang bersangkutan. Konsep dari indikator tidak hanya menjelaskan mengenai masalah kehadiran atau ketidakhadiran suatu spesies organisme saja, tetapi juga menyangkut masalah struktur populasi dan tingkah lakunya.

3. Penggunaan organisme sebagai indikator perairan yang tercemar mempunyai beberapa keuntungan, yaitu (a) memberikan informasi yang relevan dari kondisi kualitas air yang ada dan dapat dilakukan dengan cara yang mudah dan waktu yang relatif singkat; (b) memberikan gambaran tentang self purification dalam keadaan anaerobik atau aerobik dan dapat mengetahui adanya efek yang toksik terhadap struktur organisme yang ada; (c) memberikan informasi penting, tidak hanya mengenai pencemaran yang ditimbulkan oleh limbah pada suatu perairan, tetapi juga melengkapi faktor khusus, yaitu berubahnya struktur kehidupan organisme sebagai akibat dari adanya berbagai organisme di perairan tersebut; dan (d) memberikan gambaran umum keadaan kualitas air dalam jangka waktu yang relatif panjang atau lama, meskipun terjadi perubahan yang berlangsung secara periodik.

4. Penilaian kualitas air suatu perairan dapat dilakukan berdasarkan kehadiran suatu spesies tertentu.

Sumber dan Sirkulasi Bahan Makanan di Danau atau Waduk

Produktivitas hayati perairan adalah jumlah produksi yang dapat dihasilkan atau potensi yang terkandung dalam suatu badan perairan, baik berupa ikan maupun pakan alaminya. Dengan kata lain menggambarkan kemampuan suatu perairan dalam menghasilkan produksi hayati per satuan area atau wilayah tertentu. Produktivitas primer merupakan laju pengubahan bahan-bahan anorganik menjadi bahan organik melalui proses fotosontesis dengan bantuan cahaya matahari. Produktivitas primer juga merupakan laju dari biomassa yang dihasilkan per unit luas algae atau fitoplankton sebagai produser primer dan dinyatakan sebagai energi (joule/m2/hari) atau bahan organik kering (kg/ha/tahun). Produktivitas primer dapat dibedakan menjadi: (a) produktivitas primer kotor, yaitu jumlah seluruh energi yang dihasilkan dari proses fotosintesis dalam suatu ekosistem. (b) produktivitas primer bersih, yaitu jumlah energi yang tersisa setelah dikurangi oleh jumlah yang dibutuhkan untuk proses respirasi aerob dan tersimpan dalam bentuk bahan organik dalam kurun waktu tertentu.

Pendugaan tingkat produktivitas suatu perairan akan berhasil baik dan optimal bila menggunakan pendekatan yang menyeluruh terhadap aspek dan komponen yang mempengaruhi kondisi perairan tersebut. Pendekatan yang digunakan melalui pendekatan analisis sistem pola aliran bahan dan energi yang ada. Pola aliran bahan dan energi dapat membantu dalam pengukuran sistem, terutama dalam hal: penyebaran informasi laju minimum keluaran energi dan bahan dari suatu jenjang makanan; dan membantu untuk menentukan fungsi alami dari hubungan makan-memakan yang mungkin merupakan sumber kestabilan atau ketidakstabilan ekosistem. Pola aliran energi dan bahan juga dapat digunakan untuk melihat tingkat gangguan ekosistem dan biomassa organisme yang menempati tingkat tropik tertentu.

Produktivitas kotor (grass productivity) merupakan produksi total yang dihasilkan dari fotosintesis, sedangkan produktivitas bersih (net productivity) merupakan sisa produksi setelah dikurangi respirasi. Titik kompensasi adalah kedalaman yang produksi oksigennya tepat sama dengan pemanfaatannya. Titik kompensasi menunjukkan kedalaman zona eufotik dan terjadi jika ada 1% intensitas cahaya sesaat (intensitas cahaya pada suatu waktu). Pigmen fotosintetik menjadi tidak terjenuhkan oleh cahaya jika intensitas cahaya sebesar 10% dari intensitas cahaya sesaat. Perbandingan produktivitas pada perairan tropis dan perairan sub-tropis ditemukan adanya korelasi negatif yang nyata antara produksi primer kotor (Gross Primary Production), yang menunjukkan bahwa produksi cenderung lebih tinggi di daerah tropis. Dari hubungan ini nampak bahwa produksi musiman pada 10oLU rata-rata tiga kali lebih besar daripada produksi serupa pada 60oLU. Pada danau sub-tropis sekalipun di perairan eutrofik yang dangkal, tingkat produksi primer jarang melampaui 3 gr C m-2 hari-1 , tetapi pada daerah tropis batas atas yang teramati dapat mencapai 11 gr C m-2 hari-1.

Model sebaran vertikal kemampuan fotosintesis dapat digambarkan sebagai berikut: fotosintesis di lapisan permukaaan perairan kecil, karena pengaruh intensitas cahaya yang kuat pada kedalaman tertentu yaitu pada saat intensitas cahaya optimal, maka fotosintesis mencapai titik maksimal. Makin dalam perairan pada saat intensitas cahaya berkurang, makin berkurang pula laju fotosintesisnya. Pengaruh perubahan fisiologis suhu terhadap produksi fitoplankton ada dua kemungkinan, yaitu (a) pengaruh jangka pendek berupa adanya beberapa jenis fitoplankton yang dapat beradaptasi dan mungkin terjadi penurunan produksi bila perubahan suhu sangat besar. (b) pengaruh jangka panjang berupa adanya jenis yang dapat beradaptasi dan jenis tersebut pertumbuhannya optimum pada suhu yang baru, sehingga menjadi dominan di perairan. Unsur yang sering menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan fitoplankton di perairan adalah unsur N dan P. Bila perbandingan antara unsur N dan P < 15 : 1, maka N akan menjadi faktor pembatas, sebaliknya bila perbandingan antara unsur N dan P > 15 : 1, maka P akan menjadi faktor pembatas.

Klasifikasi Danau atau Waduk Berdasarkan Produktivitas

Perairan danau berdasarkan aliran pengeluaran airnya dapat diklasifikasikan menjadi: danau terbuka (open lake) adalah danau yang mempunyai pengeluaran air (out let), dan danau tertutup (closed lake) adalah danau yang tidak mempunyai pengeluaran air. Kualitas fisika dan kimia air suatu perairan waduk bervariasi sesuai dengan keadaan lingkungan sekitarnya, geologis, umur waduk, aktivitas manusia, dan kualitas air sungai yang masuk. Produksi ikan yang diperoleh pada suatu perairan sangat bervariasi berkaitan dengan tingkat kesuburan perairan, mutu pakan, dan intensitas pengelolaannya. Ciri khas dari perairan oligotrofik adalah (a) sangat dalam; (b) kandungan bahan organik yang tersuspensi dan di dasar perairan kecil; (c) kandungan Ca, P dan N miskin, bahan humus sangat sedikit atau hampir tidak ada; (d) tanaman air tingkat tinggi sangat sedikit dan populasi plankton terbatas