Biologi Edisi Kedelapan Jilid 1 [PDF]

Citation preview

Edisi lQdelapan Jitid



1



Neil A. Campbell |ane B. Reece Berkeley, California



Lisa A. Urry Mills College, Oakland, California



Michael L. Cain Bowdoin College, Brunswick, Maine



Steven A. 'Wasserman University of California, San Diego



Peter V. Minorsky Mercy College, Dobbs Ferry, New York



Robert B. fackson Duke University, Durham, North Carolina



PENERBIT ERL4NGGA H. Baping Raya No. 100



|1.



Ciracas, Jakarta 13740



http://www.erlangga.co.id (Anggota IKAPI)



UNDANG-UNDANG REPUBLII( INDONESIA NOMOR 19 TAHUN 2OO2 TENTANG HAI( CIPTA PASAL 72



I(ETENTUAN PIDANA SANI(SI PELANGGARAN



L.



Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak suatu Ciptaan atau memberikan izin untuk itu, dipidana dengan pidana penjara paling singkat 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tu.iuh) tahun dan/atau denda paling banyak Rp5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).



2.



Barangsiapa dengan sengaja menyerahkan, menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu Ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau Hak Terkait sebagaimana dimaksud pada ayat (1), dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp500.000.000,00 (lima ratus iuta rupiah).



BIOLOGI



Edisi 8, Jilid



1



Neil A. Campbell & Jane B. Judul



Reece



AsLi



BIOLOGY



Eighth edition



Neil A. Campbell & Jane B.



Reece



Gambar Sampul Depan: Bunga Magnolia (Chris Fox/Corbis)



Copyright 02008 by Pearson Education Inc. Translation copyright @2010 by Penerbit Erlangga. A1l rights reserved. Authorized translation from English edition published by Pearson Benjamin Cummings. Hak terjemahan dalam bahasa Indonesia pada Penerbit Erlongga berdasarkan perjaniian resmi pada 29 Februari 2008



Alih



Bahasa:



Damartng Tyas Wulandai, S.Si Penelaah Ahli:



TIM DEPARTEMEN BIOLOGI IPB Dr. Ir. Ence Dormo Jayo Supena, M.Si Dr. Ir. lmam Rusmano, M.Si Dr. lr. Miftahudin, M.Si Dr. Nunik Sri Aryant| M.Si Dr. Ir. Utut WidYastuti, M.Si Editor:



H. wibi Hardani, 5.7., M.M. Buku ini diset dan dilayout oleh Bagian Produksi Penerbit Erlangga dengan Macintosh Mac Pro (Warnock Pro 10 pt) Dicetak oieh: PT Gelora Aksara Pratama



15 14 13



12



7654



Dilarang keras mengutip, menjiplak, memfotokopi, atau memperbanyak dalam bentuk apapun, baik sebagian atau keseluruhan isi buku ini, serta memperjualbelikannya tanpa izin tertulis dari Penetbit Eflangga. OHAK CIPTA DILINDUNGI OLEH UNDANG-UNDANG



Neil A. Campbeil



Neil Campbell mengombinasikan sifat investigatif seorang peneliti dengan jiwa seorang guru yang berpengalaman dan penuh perhatian. Ia memperoleh gelar M.A. di bidang



Zoologi dari UCLA dan Ph.D. di bidang Biologi Tumbuhan dari University of California, Riverside, sekaligus menerima Anugrah Alumnus Berprestasi tahun 2001. Neil menerbitl(an banyak artikel penelitian tentang



tumbuhan gurun dan pesisir dan bagaimana putri-malu (Mimosa) dan polong-polongan lain menggerakkan daun. Neil berpengalaman mengajar selama 30 tahun di berbagai tempat, termasuk kuliah biologi umum di Cornell



University, Pomona College, dan San Bernardino Valley College, tempat ia menerima Anugrah Profesor Istimewa tahun 1986. Neil adalah peneliti tidak tetap di Departemen



Untuk Edisi l(edelapan, lane Reece dibantu oleh lima rekan penulis, dengan kontribusi yang mencerminkan keahiian mereka sebagai peneliti ilmiah biologi dan sensibilitas



Botani dan Ilmu-ilmu Tumbuhan di University of



mengajar yang mereka peroleh dari pengalaman bertahun-



California, Riverside. Selain mengarang buku ini, ia turut



tahun sebagai pengajar.



menulis Biology: Concepts & Connections dan Essential Biology bersama fane Reece. Neil meninggal dunia tidak lama setelah perencanaan awal edisi revisi ini, namun warisannya berlanjut dalam BIOLOGI, Edisi I(edelapan.



I-isa A" Urry



Iane B, Reece Penuiis utama Jane Reece, kolaborator Neil Campbeli untuk waktu yang lama, telah berpartisipasi dalam semua edisi



BIOLOGl-pertama sebagai editor dan kontributor, kemudian sebagai pengarang. Pendidikannya meliputi A.B. di bidang Biologi dari Harvard University, M.S. di bidang Mikrobiologi dari Rutgers University, dan Ph.D. di bidang Bakteriologi dari University of California, Berkeley. Sebelum pindah ke California dari AS Timur Laut, ia mengajar biologi di Middlesex County College dan Queensborough Community Co11ege. Di UC Berkeley, dan kemudian sebagai peneliti



genetika post-doktoral di Stanford Universiry penelitian )ane dipusatkan pada rekombinasi genetik bakteri. Selain karyanya di BIOLOGI, ia ikut menuiis Biology: Concepts €t Connections, Essential Biology, dan The WorLd of the Cell.



lv



1-3



(Bab 2-21) dan Bab 47 Lisa Urry adalah profesor pada Mills



Unit



College



di Oakland, California,



dan



merupakan kontributor utama untuk Edisi l(etujuh BIOLOGI. Setelah diwisuda dari Tufts University dengan



gelar ganda



di bidang Biologi dan



Bahasa Prancis, Lisa menyelesaikan Ph.D. di bidang Biologi Molekular dan Perkembangan di MIT. Seteiah jabatan post-doktoral di Harvard Medical



School, Tuft University, dan UC Berkeley, Lisa mulai mengajar di Mills College, tempat ia saat ini memegang jabatan Letts-Villard Professorship dan berperan sebagai I(etua Departemen Biologi. Ia telah menerbitkan artikelartikel penelitian tentang berbagai topik, termasuk ekspresi



gen selama perkembangan embrio. Minat penelitiannya saat ini adalah perkembangan bulu babi. Lisa juga sangat berkomitmen untuk mendorong kesempatan bagi perempuan dalam pendidikan dan penelitian sains.



Feter V. Minorsky



Michael L. Cain Unit 4 dan 5 (Bab 22-34) Michael Cain adalah seorang ahli



unit 6 (Bab 35-39)



r:::. :i:.i,.::iri,,:,j.::r.rj.:.r:::t:::i



sekarang bekerja di Bowdoin College. Michael meraih gelar ganda di bidang



Peter Minorsky merevisi Unit 6 untuk Edisi l(eenam dan I(etujuh BIOLOGI.Ia merupakan profesor di Mercy College, New York, tempat



Biologi dan Matematika dari Bowdoin



ia mengajar evolusi, ekologi, botani,



College, dan M.Sc. dari Brown University, serta Ph. D. di bidang



dan pengantar biologi. Ia juga merupakan penulis ilmiah untuk jurnal Plant Physiology. Ia meraih B.A. di bidang Biologi dari Vassar College dan Ph.D. di bidang Fisiologi Tumbuhan dari Cornell University. Setelah penelitian post-doktoral di University of Wisconsin di Madison, Peter mengajar di I(enyon College, Union



ekologi dan biologi evolusi yang



Ekologi dan Biologi Evolusi dari Cornell University. Setelah



penelitian post-doktoral di bidang ekologi tumbuhan di University of Connecticut dan genetika molekular di Washington University di St. Louis, Michael mengajar biologi umum, ekologi, dan evolusi di berbagai tempat, termasuk Carleton College, New Mexico State University' dan Rose-Hulman Institute of Technology di Indiana. Michael adalah penulis lusinan makalah ilmiah tentang berbagai topik, antara lain perilaku mencari pakan pada serangga dan tumbuhan, penyebaran biji jarak-jauh, dan spesiasi pada jangkrik.



College, 'Western Connecticut State University, dan



Vassar College. Ia adalah seorang ahli elektrofisiologl, yang meneliti tanggapan tumbuhan terhadap cekaman dan kini sedang mengeksplorasi kemungkinan efek geomagnetisme pada pertumbuhan tumbuhan.



Robert B. fackson Steven A. Ifasserman



Unit 8 (Bab 52-56)



Unit 7 (Bab 40-46, 48-51) 'Wasserman adalah profesor di Steve University of California, San Diego. Ia meraih gelar A.B. di bidang Biologi dari Harvard University dan Ph.D. dalam Ilmu-ilmu Biologi dari MIT. Setelah penempatan post-doktoral sementara



di UC Berkeley, tempat ia meneliti transformasi topologis DNA, Steve memusatkan perhatian pada mekanismemekanisme jalur regulasi. Dengan penelitiannya terhadap lalat buah Drosophila, Steve telah berkontribusi pada bidang embriogenesiq, reproduksi, dan kekebalan. Sebagai anggota fakultas University Texas Southwestern Medical Center dan UC San Diego, ia mengajarkan genetika, perkembangan, dan fisiologi kepada mahasiswa sarjana, pascasarjana, dan kedokteran. Ia juga berperan sebagai mentor peneliti untuk lebih dari selusin kandidat doktor



dan nyaris 40 calon ilmuwan



di tingkat



pascasarjana



Rob Jackson adalah profesor biologi



dan pemegang Nicholas Chair of Environmental Sciences di Duke University. Ia mengelola Program Ekologi Duke selama bertahuntahun dan saat ini merupakan Wakil Presiden Bidang Sains untuk the Ecological Society of America. Rob meraih gelar B.S. di bidang Teknik I(imia dari Rice University, juga gelar M.S. di bidang Ekologi dan Statistika serta Ph.D. di bidang Ekologi dari Utah State University. ta merupakan ilmuwan post-doktoral di Departemen Biologi Stanford University dan Asisten Profesor di University of Texas, Austin. Rob telah menerima berbagai penghargaan, termasuk menerima penghargaan Presidential Early Career Award in Science and Engineering dari the National Science Foundation di Gedung Putih. Ia telah menerbitkan buku umum mengenai lingkungan, The Earth Remains Forever, dan



sarjana berprestasi dari Markey Charitable Trust dan the



sebuah buku puisi anak-anak tentang biologi dan hewan berjudul Animal Mischief.Buku anak-anaknya yang kedua,



David and Lucille Packard Foundation. Ia baru-baru ini



Not Again, diterbitkan pada 2008.



serta sekolah menengah. Steve adalah penerima anugerah



menerima Anugerah Pengajar Berprestasi Senat Akademik 2007 sebagai pengajar 51 di UC San Diego.



Tentang Pengarang



f! anyak yang telah berubah di dunia ini sejak ffil"ny.t.saian edisi BIOLOGI sebelumnya. Dalam l-lbldang ilmu-ilmu biologi, sekuensing genom semakin banyak spesies telah mendorong perkembangan berbagai bidang penelitian, sehingga memberikan wawasan baru, misalnya tentang sejarah evolusi berbagai spesies.



Ada banyak sekali temuan tentang molekul-moiekul RNA kecil dan kegunaannya dalam regulasi gen dan, di ujung yang satu lagi dari spektrum ukuran, pengetahuan kita tentang biodiversitas Bumi telah berkembang sehingga mencakup ratusan spesies baru, termasuk nuri, monyet, dan anggrek. Dalam waktu yang sama, biologi semakin menonjol dalam kehidupan kita sehari-hari. Media massa dipenuhi oleh kisah-kisah tentang obat



personal yang menjanjikan, pengobatan baru untuk kanker, kemungkinan menghasilkan bahan bakar hayati dengan bantuan rekayasa genetika, dan penggunaan profil genetik untuk memecahkan tindak kejahatan. I(ita



juga memperoleh laporan tentang perubahan iklim dan bencana ekologi, galur baru yang resisten terhadap obat dari patogen penyebab tuberkulosis dan infeksi parasitik, serta kelaparan-krisis-krisis dunia di sekeliiing kita yang menghadirkan tantangan-tantangan baru bagi para ahli biologi dan rekan-rekannya di bidang-bidang sains yang lain. Di ranah pribadi, saya dan banyak kolega kehilangan teman yang sangat mengilhami kami, almarhum Neil Campbell, meskipun komltmen kami dalam kepemimpinan



di bidang pendidikan biologi justru bertumbuh. Dunia kita yang berubah membutuhkan semakin banyak ahli biologi dan warga yang melek sains, dan kami berkomitmen untuk berkarya demi tercapainya tujuan tersebut.



Fara Rekanan Penulis Baru Edisi i(etujuh BIOLOGI telah digunakan oleh lebih banyak mahasiswa dan pengajar daripada edisi-edisi sebelumnya,



dan hingga saat ini masih merupakan buku teks kuliah yang paling banyak digunakan di bidang sains. I(ehormatan



untuk berbagi ilmu biologi dengan sedemikian banyak mahasiswa tersebut diiringi oleh tanggung jawab untuk meningkatkan kualitas buku ini agar bisa melayani komunitas biologi dengan semakin baik. Untuk aiasan itu, Neil pasti gembira jika melihat Edisi I(edelapan ini mewujudkan tujuan kami yang telah berusia satu dasawarsa, yakni mengembangkan tim penulis. Seiring membanjirnya temuan-temuan di bidang biologi, Neil dan saya menyadari bahwa semakin sulit saja untuk membuat



keputusan yang adil tentang konsep-konsep biologi



vi



mana yang paling penting untuk dikembangkan secara mendalam dalam buku teks dasar ini. I(ami memerlukan tim penulis dengan keahlian langsung di seluruh cabang biologi, dan kami menglnginkan rekanan penulis yang telah mengasah nilai-nilai mengajar mereka di ruang kelas. Para rekanan penulis baru kami-Lisa Urry, Michael Cain, Steve Wasserman, Peter Minorsky, dan Rob /acksonmerepresentasikan standar tertinggi dari kecendekiaan ilmiah di berbagai bldang dan komitmen yang mendalam



terhadap pengajaran 51. Seperti yang dijabarkan di halaman



iii-iv, keahlian ilmiah mereka berkisar dari molekul sampai ekosistem, dan sekolah-sekolah tempat mereka mengajar berkisar dari kolese liberal arts (tempat mahasiswa bisa mengambil mata kuliah apa saja yang mereka mau) kecil sampai universitas besar. Selain itu, Lisa maupun Peter, sebagai kontributor utama untuk edisi-edisi sebelumnya,



telah memiliki pengalaman bekerja dengan buku ini. I(ami berenam telah berkolaborasi dengan sangat akrab, diawali dengan pertemuan perencanaan buku secara umum dan berlanjut dengan pertukaran pertanyaan dan nasihat yang sering kami lakukan sambil menggarap babbab yang menjadi tanggung jawab kami. Untuk setiap bab, sang penulis revisi, editor, dan saya bersama-sama merumuskan rancangan yang terincl. Selanjutnya, peran saya mencakup memberikan komentar pada naskahnaskah awal dan memoles versi terakhir. Bersama-sama, kami telah bekerja keras untuk memperluas keefektifan buku ini demi para mahasiswa dan pengajar masa kini, sambil tetap mempertahankan nilai-nilai intinya.



Nilai lnti Kami Apa nilai-ni1ai inti dari buku ini? Awalnya adalah menyajikan sains dengan benar, namun kemudian berfokus untuk membantu mahasiswa agar memahami sains. Berikut ini saya menyoroti nilai-nilai yang kami pegang selama ini dan menjabarkan bagaimana nilainilai tersebut dipraktekkan dalam Edisi l(edeiapan. Anda dapat melihat contoh dari berbagai fitur buku ini dalam "Untui< Mahasiswa: Bagaimana Menggunakan Buku Ini" (halaman xxii-xxvii).



Akuxrasfi



dan



Keban'uam



Menyajikan sains dengan benar bukan sekadar memastikan bahwa fakta-fakta dalam buku ini akurat dan terbaru. Yang sama pentingnya dengan itu adalah memastikan bahwa bab-bab dari buku ini mencerminkan bagaimana para ilmuwan di berbagai cabang ilmu biologi, mulai dari



biologi sel sampai ekologi, kini memandang bidang ilmu



grafik data percobaan. Selain muncul secara teratur dalam



yang mereka tekuni, Misalnya, Bab 21 yang baru membahas



Tinjauan Bab, pertanyaan 'Gambarkan' dapat muncul dalam Uji I(onsep atau keterangan peraga. Terakhir, situs web yang menyertai buku ini menampilkan dua



tentang genom dan evolusinya, dan kini neurobioiogi yang tercakup dalam dua bab (Bab 48 dan 49), yang satu berfokus pada tingkat selular sedangkan yang satu Iagi pada tingkat sistem organ. Di halaman x-xii, Anda



perangkat baru yang menarik untuk mahasiswa. I(eduanya difokuskan pada topik-topik tersulit dalam biologi: tutorial



dapat membaca lebih jauh tentang isi baru dan perbaikan susunan dalam Edisi I(edelapan.



MasteringBiology serta animasi dan tutorial BioFlix 3-D. Ini dijabarkan di halaman xxviii.



Rangka Kerja Konsep-konsep Kunci



Evolusi dan Tema-tema Pemersatu Lainnya



Membanjirnya temuan-temuan yang menjadikan biologi saat ini sedemikian menarik juga berpotensi menenggelamkan mahasiswa dalam limpahan informasi. Tujuan pedagogis utama kami adalah membantu mahasiswa membangun rangka kerja untuk mempelajari biologi dengan cara menyusun setiap bab menurut sejumlah 'I(onsep I(uncil biasanya tiga sampai enam. Setiap bab diawali oleh daftar I(onsep I(unci bab tersebut, foto yang membangkitkan pertanyaan yang menggelitik, dan bagian Gambaran Umum yang membahas pertanyaan dan membuka bab itu. Dalam batang tubuh bab, setiap I(onsep l(unci diuraikan menjadi sejumlah bagian utama, dengan penjabaran dan gambar-gambar yang memberikan penuturan yang lebih



rinci. Di akhir setiap bagian konsep, pertanyaan Uji I(onsep memungkinkan mahasiswa mengkaji pemahamannya tentang konsep tersebut sebelum berlanjut ke konsep



berikutnya. Mahasiswa dihadapkan kembali dengan I(onsep-konsep l(unci saat mencapai Tinjauan Bab di pengujung bab. Rangkuman I(onsep I(unci menyatakan kembali konsep-konsep tersebut dan memberikan



Selain penekanan BIOLOGI terhadap konsep-konsep kunci,



pendekatan tematik selalu membedakan buku kami dari ensiklopedi biologi. Seperti edisi-edisi sebelumnya, tema sentral dalam Edisi I(edelapan adalah evolusi' Evolusi menyatukan seluruh biologi karena menjelaskan kesatuan sekaligus keanekaragaman kehidupan dan adaptasi-adaptasi



mengagumkan dari organisme terhadap lingkungan. Tema evolusi dijaiin ke dalam setiap bab BIOLOGI, dan Unit Empat, Mekanisme Evolusi, telah mengalami revisi besarbesaran. Pada Bab 1, tema-tema pemersatu lain telah dirampingkan dari sepuluh menjadi enam. Di seluruh buku, tema-tema ini diacu lebih eksplisit di l(onsep I(unci dan judul-judul subbab. Tema-tema terdahulu tentang



penelitian ilmiah serta sains, teknologi, dan masyarakat terus disoroti di sepanjang buku ini, bukan sebagai tema biologi namun sebagai aspek bagaimana sains dilakukan dan peran sains dalam kehidupan kita.



penjelasan ringkas dalam bentuk kalimat maupun diagram



lntegrasi Teks dan llustrasi



rangkuman-salah satu hal baru daiam edisi ini.



I(ami menganggap teks dan ilustrasi sama pentingnya,



Pembelajaran Aktif Semakin banyak pengajar yang memberi tahu kami bahwa mereka ingin para mahasiswa berperan lebih aktif dalam mempelajari biologi dan memikirkan pertanyaanpertanyaan biologi pada tingkat yang lebih tinggi. Dalam Edisi l(edelapan, kami memberikan sejumiah cara baru untuk para mahasiswa agar terlibat dalam pembelajaran aktif. Pertama, pertanyaan-pertanyaan Uji I(onsep dalam edisi ini sengaja dibuat cukup sulit, dan setiap kumpulan pertanyaan itu diakhiri dengan sebuah pertanyaan 'Bagaimana Jika?' baru yang menantang mahasiswa untuk mengintegrasikan apa yang telah mereka peiajari dan



dan sejak Edisi Pertama, kami mengembangkan keduanya secara beriringan. Edisi I(edelapan menyajikan sejumlah peraga baru dan peraga yang teiah diperbaiki, dengan semakin banyak penggunaan gaya gambar tiga dimensional yang dapat meningkatkan pemahaman tentang struktur



biologis. Secara bersamaan, kami menghindari rincian berlebihan, yang dapat mengaburkan poin utama peraga



pertanyaan yang menyertai peraga-peraga tertentu di dalam



tersebut. I(ami juga telah meningkatkan'Menjelajahi' yang popular di kalangan pembaca, dan telah menambahkan lebih banyak peraga semacam ini (lihat daftar di halaman xxxi). Masing-masing peraga besar ini merupakan satuan pembelajaran yang menyatukan seperangkat ilustrasi terkait dan teks penjelasnya. Fitur Menjeiajahi memungkinkan mahasiswa untuk mengakses lusinan topik yang kompleks secara sangat efisien. Peraga-peraga tersebut merupakan



teks. Setiap pertanyaan mendorong mahasiswa untuk



isi utama bab, namun tidak boleh dikelirukan



menyelami peraga tersebut dan mengkaji pemahamannya terhadap gagasan-gagasan dasar. Selain itu, latihan-latihan 'Gambarkan baru di setiap bab meminta mahasiswa secara aktif menggambar struktur, melabeli peraga, atau membuat



sejumlah'boks'buku teks yang berisi informasi sampingan



berpikir secara analitis, demikian pula dengan pertanyaan-



dengan



dari aliran isi bab. Biologi modern sudah cukup menantang tanpa perlu mengalihkan perhatian mahasiswa dari tuturan konseptual bab.



Prakata vii



'Bagaimana jika?' yang meminta mahasiswa menunjukkan



tMenuturkan Kisah pada Tingkat yang Benar Baik berupa gambar atau kalimat, kami berkomitmen menjelaskan biologi pada tingkat yang benar, dan kami meneruskan penggunaan'teori kuantum pengajaran biologi'



oleh Neil sebagai standar kami. Menurut gagasan ini, ada tingkat-tingkat diskret ketika konsep dapat dijelaskan



dengan berhasil, dan penjelasan yang berhasil harus menghindari'tersangkut di antara dua tingkat yang berbedal Tentu saja para pengajar yang paling berpengalaman telah menyadari masalah ini, yang dikenal juga sebagai masalah 'terlalu banyak-terlalu sedikitl berdasarkan pengalamannya. Tim pengarang teiah memanfaatkan keahlian ilmiah dan pengalaman mengajarnya untuk menuturkan kisah biologi pada tingkat yang sepantasnya.



Nilai Penting Penelitian



!lnniah



Nilai inti kami yang lain adalah kepercayaan kami tentang betapa penting memperkenalkan cara berpikir ilmiah kepada para mahasiswa. Baik di ruang kuliah maupun di Iaboratorium, para pengarang dan banyak kolega kami mencoba-coba berbagai pendekatan untuk melibatkan mahasiswa dalam penelitian ilmiah, proses bagaimana



pertanyaan-pertanyaan tentang alam diajukan dan dijelajahi. Sajian-sajian khusus dalam buku teks ini dan suplemen-suplemen berbasis-penelitian menjadikan edisi BIOLOGI ini lebih efektif daripada sebelumnya dalam



membantu para pengajar menyampaikan proses sains dalam kuliah-kuiiah mereka.



Membuat Model Penelitian Melalui Contoh Setiap edisi BIOLOGI meneiusuri sejarah berbagai pertanyaan penelitian dan debat ilmiah untuk membantu para mahasiswa mengapresiasi bukan hanya 'apa yang



kita ketahui', melainkan juga 'bagaimana kita tahu' dan 'apa yang belum kita tahul Dalam BIOLOGI, Edisi I(etujuh, kami memperkuat aspek ini dengan cara memperkenalkan'Penelitianl yang menampilkan sejumlah contoh pdrcobaan dan penelitian lapangan dalam format yang konsisten di sepanjang buku. Setiap kasus penelitian ini diawali dengan sebuah pertanyaan penelitian, diikuti oleh bagian-bagian yang menjabarkan percobaan tersebut, hasil, dan kesimpulan. Penelitian dilengkapi dengan'Metode Penelitiani yang membimbing



mahasiswa untuk mempelajari berbagai teknik dan perangkat biologi modern. Dalam Edisi l(edelapan, kami telah menambahkan



lebih banyak Penelitian. Sekarang setidaknya ada satu di setiap bab, dan seringkali lebih banyak lagi (lihat daftar Peraga Penelitian di halaman xxxiii-xxxiv). Setiap Penelitian sekarang ditutup dengan sebuah pertanyaan



viii



Prakata



pemahamannya tentang percobaan yang dijabarkan. I(ami juga telah mengembangkan manfaat Penelitian dalam sebuah cara penting yang lain. Sebagai tanggapan terhadap umpan-baiik dari banyak pengajar, kami kini mencantumkan artikel jurnal yang merupakan sumber peneiitian, sehingga para mahasiswa bisa menelusuri literatur primer. Selain itu makalah penuh untuk sembilan Peraga Penelitian dicetak ulang dalam Inquiry in Action: Interpreting Scientffic Papers, oleh Ruth Buskirk dan Christopher Gillen. Suplemen baru ini, yang dapat dipesan bersama buku ini tanpa biaya tambahan, memberikan



informasi latar tentang bagaimana cara membaca makalah ilmiah serta pertanyaan-pertanyaan spesifik yang memandu mahasiswa menyusuri kesembilan artikel yang



ditampilkan.



Mempelajari Penelitian Melalui ltraktik BIOLOGI, Edisi l(edelapan, mendorong para mahasiswa unhrk mempraktikkan cara berpikir sebagai ilmuwan dengan mendalami pertanyaan-pertanyaan'Bagaimana jika?' dalam



Uji l(onsep dan Penelitian (dan terkadang di keterangan peraga), juga pertanyaan'Penelitian Iimiah di Ulasan Bab. Banyak pertanyaan di Ulasan Bab yang meminta mahasiswa



menganalisis data atau merancang percobaan.



Suplemen-suplemen Edisi I(edelapan dikembangkan berdasarkan buku teks ini untuk memberikan beraneka ragam kesempatan bagi mahasiswa untuk mempraktikkan



penelitian ilmiah secara iebih mendalam. Selain Inquiry in Action: Interpreting Scientific Papers, kini terdapat edisi, edisi baru beberapa suplemen lain yang dapat dipesan



tanpa biaya. Salah satunya adalah Biological Inquiry: Workbook of Investigative Cases, Edisi I(edua, oleh Margaret 'Waterman dan Ethel Stanley; yang satu lagi adalah Practicing Biology: A Student Workbook, Edisi I(etiga, oleh Jean Heitz dan Cynthia Giffen. Anda dapat mengetahui lebih banyak tentang suplemen-suplemen



A



ini dan yang lainnya, baik dalam bentuk cetak maupun elel1nX



uep uBleuraru nlteL'tlsa8ut InlEIau ueuEIEuI qalo;edtuaru ue,i!\eH 'rur Jaqurns rJBp uelrlnu de.raduaru el.ras (ue,traq sesal uEp rlBlu unEp e.,(upsitu) >|ue3ro ueSuenq IBZ uep rleur arusrueS;o ue>1te;n8uaru 3ue,,('(re.rnBuad) .rasodruo>1ap ue>1edn;aui i3un3 resaq uer8eqag 'sISaluISoloJ Inielaul



uleurop ruupp ruop8uol



urel uBuB{BLu uep e1n3 rrrPuas ue>llseqSuau uErlnqrunl 'rsrrlnu eporu uelresepraq uelepaqrp uer8eqas IuI uopBuII u8rla;1 'BrlELuruV uep 'r8un1 '{aBluEIcI ruop8ur>1 n1re.{ te1nlasn1ntu Blorrelna uop8ur>1 e8rl dn>lecuaur e.{.re>1n3



ureluop'rur r1srlo.rd ruop8ur>1-ruop8uol urelag'ruop8uol ederaqaq rpe(uaur e1sr1o.td rSeqtuau IUI IBES lluouos{El ue8unrapuara)J'nluaual rBlnlaslun elsrlo.rd ue8uap lBIap teqeral;aq 8ue.{'1ne1 lndrun; e.,(uiesnu Jeinlaslllnru



{nluaq ede.raqaq dnleruaru



.re8e e1sr1or4



uop8url



uESElBq



sunl;adruaru rSolorq rtqr >ledueg ptsltord, ruop8ur>1 'p33un1 ruop8uol nles urBIBp ue>lledual1p 'eozolo;d ru8eqes IEueIp



re8eq.raq LuEIep



aI



ue>plodruola>1rp



rur>1 (lo1"ru>1na Iasraq arusrueS.ro) elorrBlna Bnuras 'rral)eq ue8uap e,(uueleqe;ra>1al rlrades e.{u1u>1ap etues



elolJelna arusrueS;o ue8uap l€qeralraq Ealre e,{\rieq li>1nq elnd upv 'LZ qeg eped r.re(eiad epuy ue>1e 8ue,{ Surluad ueepaq.rad-ueepaq.lad ue8uap'Bpeqraq lerue 3u8.,( lor"relord dnprtl >1n1p1uru Sueqer Bnp uElrseluasa.rda.raru Ee{rB u€p rJalIBq €,{,\r.{Bq uEBuBpuBd 8un>lnpuatu rur>1 1l>1nq >1e.{urq unueN '1or.ru>1o.rd Ias rnllnrls Inluaq ueuruBsel r>lrlluraur BuerBI p33un1 ruop8ur>1 nles rpe(uaur Sunqu8rp Belre uep rral{Bq 'tuop8ur>1 eulrl ualsrs urBIeC uurnlnraq uep 1e33un1 las"raq elor"re>1o"rd Beuqrry urBruop uep BIJaIJBg uluruop unsn.tuetu 8uel. arusrue8ro enuag '>pdo>1so.r>pru



.resaq uer8eqas 'ElorreIord qelepe '



., I



::;,,:,, I;r -::'



EtrJE{nf UBp '€a€qJJV



'erral)eg ueleureurp nli uruurop e8rla;1 'ur€uop lnqasrp



rlB,(EH



nulll



LuulEp



bI



Eulal-Erxal :rEluB8uad nIVS 8VS



'uednprqel ureuop e6rl ')ruPolo uoleur ue)rern6uour qslalas uoulnu deraAueu 6uei{'tur ueltnepuar e{ulestur'eiiue1o66ue rsulnu apoul ue)resepraq uerbeqes ue)irsrur+aprp r6un1



uop6ur;



ry



'lern)p erplas elsrlord Jauoisnlo^a ue6unqnq ueluru.ia:ueu rebe elsrlord r-ropbur>1-urop6u t1 ue1]edLueueu eueuttebeq teuabueLu



]eqapreq rur ]ees uPMnLUlr ered 'uJelo) r? runqbuau bue{ e}st}ord ueber elaueraq ledtuel tut o1o1 Pped eueqrapes ;rlela.r 6ueI



'ulel



e{urelnlesr11nu }eqpra)-}eqero) uPp relnlasrun PtroDe)na qPlPpP



aursrue6ro rlsa6urbuer-u 6uei( reln;astllnu



(u.ropbut>1



PlouP)no r.lPp urpra]



)e^uPq) elsllord



e!leuluV ruop6ut;



'ueue)eLU ulPlep eru.rrl rbraue rpe[uer-u



.T ol OI



eleqer t6teua



:l



ueqeqnOuad'srsalursoloj u?)n)eloLU 6ue,{ relnlest1lnLU e}oue)na



liep urpral aelueld uop6uty



a6 ppn(rag 'slp1p uup Surtuad Surpd



6



v^uv)nt Ntvhtoc



LUli E'O



())



rluurad 8ue.t qn;e8uadraq 8ur1ed nlnq nlBS qeles uBlllqrauaul



8ue.,{



ur1(rEc ilaqoll salrBrl] el]la>l '698I raqua^oN EPed ruB(Bl sn{oJral rpe(uau IuI uBdnplqal Suelual ISnloAa ue8uepue4 'r.,. ;, :ri:!r':rlii Isnlo^aJaq Sued dnptq >1n1p1elu e{auBJaq r{alo runqrp 'unrlBl uErBIIIru Blsnraq ueP snral qEqnraq



8ue.{ rrung tB.{E{Ii{ l{BIBpE 'ulel lt{nq-It>lnq uep IIsoJ ui€lBp rsBluelunlopral 3ue.,( rl.radas'uednprqa>1 qe"re(a5



we$v



cs}$#fi#s g"s##g crtrp arsfi4"sH{g s#g.EeL{}



'1as



1e,{ueq selp unsnsra} 6ue,{ tuolo1 olol uLopOutl >1e,{ueq dn>1e:uau.r eeeqlrv uleuroC r1e>1as seued 6ue{ rte p}eLU lp upp urse neuep rp e,{ulesiur'!LUn€ lp urar}s)a ue6un16utl tp dnprq ea>;re rebeqas leualrp 6ueii elouelord 1e{ueg



nlens uellnlunuoLu rur



sIrolslLI nlIe,\\ 'r8o1orq rsuaurip r8el nles ue>11eua>l.radurau e8n( unlueu 'uudnptqa>1 €iunp Ip ueepaqrad uBp uBdIrILua>1 udueq >lBprl uB{sBIa(uaru 'tut qelales ue>1se1a(rp 8ue,{ 'rsn1o.ta sasord irur 'uBruESBJ€Iau€raI uEp uBnlBSa{ n1le.( 'uednprq -e{ }BJIS sBlrlEnp uBlsBlafuaul BSlq Etpl euerureSug



wti z-1



g



VIVH)UV NIVINOO (q)



'i"r:i!. i. ::r,:ii.i'rrrj; IaS JnlInJlS IJI) ruepp >ledruel e8n( uBnlBSa)I 'uu,\\aq uep lral{eq e.,(ulesnu 'und rlu{as Bpaqreq le8ues 8ue.,( arustueS;o qalo



>1e.{ueq



UIIlulp y5q



edn"raq IESraAIun >lpaua8 BSBqEq 't.tupsry,g 'ue>1qn(>1euau qrqal Sued uedt.rrua>1-uudt.ttua>1 ledeptal relnles uep rBln{aioru 1e>13uq Bped unuleu 'Bpaqraq 3uB,{



Blurqelrel uB^{aq-ue,{\aq e1r1 e.{uruniaqes



e>18ue.r



uBdIrlruel 8un38url.uaru



'BSBIq .lun1 8ue.{



uenlBsa{ ue>p1n(unuau.r



e8n( uudnprqa>1 'rue8e"r B{au€req lu8ues drpdi?prrysff uv ulvgv ie rya{rP#ff



ffJPf



undr>1saytr



Pp #PffJss;}ff



'ual)eq nlens les qPlPpe rur olol urelPp 6ue1eq >lnluaqlaq rn])nrls 6urseu.L-6urse6'uop6ut1 1e,{ueq rpelueu rbeq-rbeqral rur) uep 'senl rpqasro} uep r,ue6er elauereq 6urled 6ue{ elouelord qplepe eua}leg



A



vtu:ll)v8 Nlvwoc



(e)



15 um



5um



"l



Silia Paramecium.



Silia



Silia sel tenggorokan.



Paramecium berseltunggal mendorong organisme ini mengarungi air kolam.



Sel-sel yang melapisi tenggorokan manusia dilengkapi dengan silia yang menjaga agar paruparu tetap bersih dengan



0, 1 ptm



lrisan melintang silia, dilihat dengan mikroskop elektron.



menyapu lapisan mukus



penangkap-kotoran ke arah atas.



& Seraqa -:.i$ Contoh kesatuan yang mendasari keanekaragaman kehidupan: arsitektur silia pada eukariota.



Silia (tunggal,



silium) adalah penluluran sel yang berfungsi dalam lokomosi. Silia terdapat pada eukariota yang sangat berbeda sekali pun seperti paramesium dan manusia. Bahkan organisme-organisme yang sangat berbeda itu memiliki kesamaan arsitektur silia, yang memilrki sistem tubulus yang rumit yang tampak mengagumkan dalam irisan melintang.



pandangannya bahwa spesies yang ada saat ini muncul dari rangkaian berurut nenek-nenek moyang. (i(ita akan membahas bukti evolusi secara rinci pada Bab 22.) Darwin menyebut sejarah evolusi spesies ini sebagai 'penurunan dengan modilikasil Frasa itu sungguh mendalam, karena



menangkap dualitas kesatuan dan keanekaragaman kehidupan-kesatuan dalam hal kekerabatan antara spesies-spesies yang merupakan keturunan dari nenekmoyang bersama dan keanekaragaman dalam hal berbagai



modifikasi yang berevolusi sewaktu spesies bercabang dari nenek-moyang bersama (Peraga 1.19). Poin utama Darwin yang kedua adalah mengejukan mekanisme penurunan dengan modifikasi. Ia menyebut mekanisme evolusl ini sebagai seleksi alam. Darwin menyintesiskan teorinya tentang seleksi alam dari pengamatan-pengamatan yang sebenarnya tidaklah



baru atau mencengangkan. Orang-orang lain telah memegang potongan-potongan puzzle, namun Darwinlah yang paham bagaimana menyatukan semua potongan



itu. Ia memuiainya dengan pengamatan alam berikut ini.



A



Peraga 1^17 Menggali masa lalu. Ahli paleontologi Paul Sereno, dari University of Chicago, dengan bersemangat mengekskavasi tulang-tulang kaki fosil dinosaurus di Nigeria.



the Origin of Species by Means of Natural Selection (Mengenai l(emunculan Spesies Melalui SeLeksi Alam), buku Darwin kontan menjadi buku laris dan segera menjadikan 'Darwinisme' nyaris sinonim dengan konsep evolusi (Peraga 1.18). The Origin of Species menyampaikan dua poin utama.



Pertama, Darwin menyajikan bukti yang mendukung



Individu-individu dalam populasi memiliki sifat yang bermacam-macam, banyak di antaranya tampaknya terwariskan (bisa diteruskan dari induk ke anak). Selain itu, suatu populasi dapat menghasilkan keturunan yang jauh lebih banyak daripada yang dapat sintas (bertahan hidup, survive) untuk kemudian menghasilkan keturunannya sendiri. Dengan jumlah individu yang lebih banyak dibandingkan jumlah yang dapat didukung oleh lingkungan, kompetisi pun tidak terhindarkan. Terakhir, spesies umumnya cocok dengan lingkungannya. Misalnya, burung yang hidup di daerah tempat biji keras merupakan BAB SATU Pengantar: Tema-tema dalam Ilmu



Hayati



L5



sumber makanan yang baik



akan memiliki paruh yang amat kuat.



Darwin menarik kesimpulan dari pengamatan-



pengamatan



ini



hingga



mendapatkan teori evolusinya.



Ia menalar bahwa individu dengan sifat-sifat warisan yang lebih cocok dengan lingkungan 1oka1, lebih mungkin untuk sintas dan bereproduksi dibandingkan individu yang kurang cocok. Setelah beberapa generasi, A PeraEa 1.'i8



akan semal



Aktivitns Structure of the Atomic Nucleus Aktivitas Electron Arrangement Aktivitss Build an Atonr



ikatan kimia antaratom (hal. 40-45)



*



Unsur dan Senyaw'a Unsur tidak dapat diuraikan secara kimia menjadi zat lain. Senyawa mengandung satu atau



ikatan Kovalen Ikatan kimia terbentuk ketika atomatom berinteraksi dan melengkapi kulit valensinya. Ikatan kovalen terbentuk ketika pasang elektron digunakan bersama.



lebih unsur berbeda dalam rasio yang tetap.



ts



H.



LJnsur-unsur fsensial Kehidupan Karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen menyusun sekitar 96% materi hidup.



+ H.---->



H:



----> 9;:9



H



lkatan kovalen tunqqal



EET



lkatan kovalen ganda



Molekul terdiri dari dua atau lebih atom yang berikatan secara kovalen. Eiektron pada ikatan kovalen polar tertarik lebih dekat ke atom yang lebih elektronegatif. |ika kedua



Investigasi How Are Space Rocks Analyzed for Signs of Life?



atom itu sama, elektronegativitas keduanya sama, dan ikatan kovaien pun bersifat nonpolar.



retrs2.2 ts



Sifat suatu unsur bergantung pada struktur atom-atomnya (hal. 35-40)



lkatan isnik lkatan ionik



memiliki komponen-komponen berikut: Nukleus -..-.---.-.-_-_.a_ Proton (muatan



*)---&



menentukan'ntul,.r,ron



q--;Y



(tidak bermuatan) menentukan isotop



Elektron (muatan -) membentuk awan



negatif dan



Atom



menentukan perilaku kimiawi



Nomor Atom dan Massa Alam Suatu atom yang netral memiliki jumlah elektron dan proton yang setara; jumlah proton menentukan nomor atom. Massa atom diukur dalam dalton, dan kira-kira setara dengan penjumlahan proton dengan neutron.



fingkat Energi Elektron Dalam suatu atom, elektron menempati kulit energi spesifik. Elektron pada suatu kulit



memiliki tingkat energi yang khas.



Distribusi Elektron dan Sifat Kimia Distribusi elektron pada kulit menentukan perilaku kimiawi suatu atom. Atom yang memiliki kulit valensi yang belum lengkap bersifat reaktif.



Orbital Elektron Elektron terdapat dalam orbital, ruang berdimensi-tiga dengan merupakan komponen



:o,""UTh*"t



bentuk



kulit



,r irrl



i



isal



F,{'



Cl



Atom klorin



Na* natrium (kation)



lon



Cllon klorieJa (anion)



*



lkatan Kimia Lemah Ikatan hidrogen adalah tarikmenarik antara atom hidrogen yang membawa muatan positif parsial (6+) dan atom elektronegatif (6-). Interaksi van der Waals terjadi di antara wilayah-wilayah molekul yang bermuatan positif dan negatif sementara. Ikatan lemah memperkuat bentuk molekul besar dan membantu molekul saling melekat.



ts



Bentuk dan Fungsi Molekul Bentuk molekul ditentukan oleh posisi orbital-orbitai valensi atom-atomnya. Ikatan kovalen menghasilkan orbital hibrid, yang memberikan bentuk pada HrO, CHr, dan banyak molekul biologis yang lebih kompleks. Bentuk merupakan dasar pengenalan suatu molekul biologis oleh molekul biologis lain.



lsotop Isotop-isotop suatu unsur saling berbeda dalam jumlah neutron dan massanya. Isotop yang tidak stabil melepaskan partikel dan energi sebagai radioaktivitas.



Na natrium



EET Aktivitas Aktivitas Aktivitas Aktivitas



Covalent Bonds Nonpolar and Polar Molecules



Ionic Bonds Hydrogen Bonds



BAB DUA Konteks I(imiawi



Kehidupan



47



uGsffi2.4



c. Atom itu memiliki lebih sedikit proton



Reaksi kimia membentuk dan memutus ikatan kimia (hal. 45-46) menjaga kekekalan materi. Semua reaksi kimia secara teoretis bersifat dapat-balik (reversible). I(esetimbangan kimia tercapai ketika laju reaksi maju setara dengan laju reaksi balik.



7.



Berapa koefisien yang harus ditempatkan di ruang kosong berikut ini agar semua atom di sebelah kiri seimbang dengan atom pada produk di sebelah kanan?



CH-O+ h



a.



organisme. 3'zP



memiliki



a. nomor atom yang berbeda. b. satu neutron lebih banyak. c. satu proton lebih banyak d. satu eiektron lebih banyak. e. muatan berbeda. J.



Atom dapat direpresentasikan dengan cara menuliskan jumlah proton, neutron, dan elektron-misa\nya, 2pr; 2no;2e- untuk helium. Mana di antara daftar berikut yang merepresentasikan isotop a. 6p*; Bna;6e b. Bp.; ljno; Be c. 9p*;9no;9e d. 7p-;2no;9e



e.



b.



HS,



c.



1



di antara pernyataan berikut yang secara benar mendeskripsikan reaksi kimia apa pun yang telah mencapai kesetimbangan?



a. I(onsentrasi produk dan reaktan



HrS



setara.



b. Laju reaksi maju dan reaksi balik setara. c. Reaksi maju maupun balik terhenti. d. Reaksi ini kini tak dapat-balik.



e. Tak ada reaktan tersisa.



ffi



Gambarlah struktur Lewis untuk



setiap molekul hipotetis yang ditunjukan di bawah ini, menggunakan jumlah elektron valensi yang benar untuk setiap atom. Tentukan molekul mana yang masuk akal karena setiap atom telah mempunyai kulit valensi lengkap dan setiap ikatan mempunyai jumlah elektron yang benar. ]elaskan apa yang menjadikan molekulmolekul lain tidak masuk akal, mengingat jumlah ikatan yang bisa dibentuk setiap tipe atom.



a. O:C-H



C.HH



tl



H-C-H-C:O I



H



HH



tt



1.0p.; 8no; 9e-



HS



CO-



')



18O oksigen?



4. Nomor atom sulfur adalah 16. Sulfur berkombinasi dengan hidrogen melalui ikatan kovalen untuk membentuk suatu senyawa, hidrogen sulfida. Berdasarkan jumlah elektron valensi dalam atom sulfur, prediksikan rumus molekul senyawa tersebut: a.



l;3



CHO+



6



8. Mana



9.



isotop radioaktif



')



c.



3;



1. Dalam istilah unsur kelumit, kata sifat kelumit berarti a. unsur itu dibutuhkan dalam jumlah amat kecil. b. unsur itu dapat digunakan sebagai labe1 untuk merunut atom melalui metabolisme organisme. c. unsur itu sangat jarang di Bumi. d. unsur itu meningkatkan kesehatan namun tidak esensial bagi kesintasan jangka-panjang organisme. e. unsur itu dengan cepat keluar lagi dari tubuh



2, Dibandingkan



b.



\2



d 1;1



Kt,Is MANDIRI



31P,



daripada atom



netral dari unsur yang sama. d. Atom itu memiliki lebih banyak neutron daripada proton. e. Muatan nettonya adalah 1-.



d.



H3S2



e. H,,S



H-O-C-C:O b.Hd



o I



I



H-N:H



Ilntuk mengetahui jawaban Kuis Mandiri' lihat Apendiks A.



Ef-If



Kunjungi Study Area di www.masteringbio.com



untuk memperoleh Soal Latihan.



5. Reaktivitas atom timbul akibat



a. jarak rata-rata kulit elektron terluar dari nukleus. keberadaan elektron tak berpasangan pada kulit valensi c. penjumlahan energi potensial dari semua kulit



b.



elektron.



d. energi potensial kulit valensi.



e.



selisih energi antara orbital s dan p.



6. Pernyataan mana yang benar untuk semua atom yang merupakan anion? a. Atom itu memiliki lebih banyak elektron daripada



proton.



b. Atom itu memiliki lebih



banyak proton daripada



elektron.



48



UNIT SATU i(imiaI(ehidupan



FIUBUNGAN EVOLUSI terjadi secara alami dalam tubuh manusia (lihat Tabel 2.1) mirip dengan persentase



10. Persentase unsur-unsur yang



unsur-unsur tersebut yang ditemukan dalam organisme lain. Bagaimana Anda dapat menjelaskan kemiripan di antara berbagai organisme ini?



PgryF}lIl4ry-



$u{4r



11. Ngengat sutra betina (Bombyx



mori) memikat jantan dengan cara memancarkan sinyal kimiawi



yang menyebar melalui udara. Seekor jantan yang jauhnya ratusan meter dapat mendeteksi moiekul



molekul spesifik meskipun ada banyak molekul jenis lain di udara. Prediksi apa yang timbul dari hipotesis Anda? Rancanglah percobaan untuk menguji salah satu prediksi tersebut.



ini dan terbang menuju sumbernya. Organ indrawi yang menyebabkan ngengat bisa melakukan perilal



Kespesifikan Enzim terhadap Sullstrat Setiap tipe enzim memiliki situs aktif khas yang berkombinasi secara spesifik dengan substratnya, molekul reaktan yang digarap oleh enzim. Enzim sedikit berubah bentuk ketika berikatan dengan substrat (kecocokan terinduksi). Katalisis di Situs Aktif fnzim Situs aktlf dapat menurunkan penghalang Eo dengan cara mengorientasikan substrat secara tepat, menegangkan ikatan-ikatan substrat, menyediakan lingkungan mikro yang mendukung reaksi, dan bahkan berikatan kovalen dengan substrat.



Sebagian besar sel



BAB DELAPAN Pengantar



Metabolisme I73



]ika enzim dalam larutan telah jenuh dengan substrat, cara paling efektif untuk memperoleh produk secara lebih cepat adalah dengan a. menambahkan lebih banyak enzim. b. memanaskan larutan sampai 90"C. c. menambahkan lebih banyak substrat. d. menambahkan inhibitor alosterik. e. menambahkan inhibitor nonkompetitif. 5.



Efillf



HUBUNGAN EVOLUSI 8.



]ika enzim ditambahkan pada iarutan yang mengandung substrat dan produk dalam kesetimbangan, apa yang akan terjadi?



a. Produk tambahan akan terbentuk.



b. c.



Substrat tambahan akan terbentuk. Reaksi akan berubah dari endergonik menjadi eksergonik. d. Energi bebas sistem akan berubah. e. Tidak akan terjadi apa-apa; reaksi akan tetap berada daiam kesetimbangan.



6. Metabolisme beberapa bakteri akan menjadi aktif di mata air panas karena a. mampu mempertahankan suhu internal yang lebih dingin. b. suhu tinggi menjadikan katalisis tidak diperlukan 1agi. c. enzim bakteri memiliki suhu optimal yang tinggi. d. enzim bakteri sepenuhnya tidak sensitif terhadap suhu. e. bakteri menggunakan molekul selain protein atau RNA sebagai katalis utamanya. 7.



Gfllmffiillt



Dengan menggunakan serangkaian anak panah, gambarlah jalur reaksi metabolik bercabangcabang yang dideskripsikan oleh pernyataan-pernyataan berikut, kemudian jawablah pertanyaan di bagian akhir. Gunakan anak panah merah dan tanda minus untuk



mengindikasikan inhibisi. L dapat membentuk M atau N. M dapat membentuk O. O dapat membentuk P atau R. P dapat membentuk Q. R dapat membentuk S. O menghambat reaksi pembentukan M dari L. Q menghambat reaksi pembentukan P dari O. S menghambat reaksi pembentukan R dari O. Reaksi manakah yang akan mendominasi jlka Q maupun S terdapat dalam konsentrasi tinggi di dalam sel?



L-+M M-+O c. L-+ N a. b.



.



d. O-+P e. R+ S



Ilntuk mengetahui iawaban Kuis Mandiri' lihat Apendiks A.



174



UNIT DUA Sel



Kunjungi Study Area di wwwmasteringbio.com



untuk memperoleh Soal Latihan.



Suatu argumen antievolusi yaitu 'rancangan intelijen (intelltgent design)'yang akhir-akhir ini bangkit lagi menyatakan bahwa jalur-jalur biokimiawi terlalu kompleks untuk bisa berevolusi, karena semua langkah intermediat dalam suatu jalur tertentu haruslah ada untuk menghasilkan produk akhir. I(ritiklah argumen ini. Bagaimana Anda bisa menggunakan keanekaragaman jalur metabolik yang menghasilkan produk yang sama atau serupa untuk menyokong argumen Anda?



PENELITIAN ILMIAH 9.



rilTfiE'll!f;EGIil



S eorang p eneliti telah men gembangkan suatu uji untuk mengukur aktivitas suatu enzim penting yang ditemukan dalam sel hati yang ditumbuhkan dalam kultur. Ia menambahkan substrat enzim ke sel dalam cawan Petri, kemudian mengukur kemunculan produkproduk reaksi. Hasilnya dituangkan dalam grafik sebagai jumlah produk pada sumbu y dan waktu pada sumbu x. Sang peneliti mengamati adalanya empat bagian pada grafik tersebut. Untuk jangka waktu singkat, tidal< ada produk yang muncul (bagian A). I(emudian (bagian B) laju reaksi cukup tinggi (kemiringan garis curam). I(emudian, reaksi secara perlahan melambat (bagian C). Akhirnya, garis grafik menjadi mendatar (bagian D). Gambarlah dan beri keterangan grafik tersebut, serta ajukan suatu model untuk menjelaskan peristiwaperistiwa molekular yang terjadi pada tiap tahap pada profil reaksi ini.



SAIIUS. TEKilOLOGI. DAN MASYABAKAT 10. Departemen Lingkungan Hidup sedang mengkaji keamanan insektisida organofosfat (senyawa organik yang mengandung gugus fosfat) yang paling umum digunakan. Organofosfat umumnya mengganggu transmisi saraf dengan cara menghambat enzim-enzim yang mendegradasi molekul transmiter yang berdifusi dari satu neuron ke neuron lain. Yang rentan bukan hanya serangga hama; manusia dan vertebrata lain juga dapat terpengaruh. Dengan demikian, penggunaan pestisida organofosfat mendatangkan beberapa risiko kesehatan. Sebagai konsumen, tingkat risiko apa yang Anda bersedia terima sebagai barter untuk suplai makanan yang melimpah dan murah?



&



Bagaimana dedaunan ini memberikan tenaga



bagi kehidupan panda raksasa?



ffiwtrtrwffi c"1



Enersi cahaya



lalur katabolik menghasilkan energi dengan cara mengoksldasi bahan-bakar organik



kimia dengan cara mengoksidasi glukosa rnenjadi piruvat



9"2 Glikolisis melnanen energi



EKOSISTEM



9"3 Siklus asam sitrat menyelesaikan oksidasi molekul organik yang menghasilkan energi



9.4 Selama fosforilasi oksidatif, kemiosmosis menggandengkan transpor elektron dengan



CO,



r



vvv



***



!



Fotosintesis



di kloroplas



+ Hro



Molekul organik + O, Respirasi selular



i.*:H (r,



sintesis ATP 9.5 Fermentasi dan respirasi anaerobik memungkinkan sel menghasilkan ATP tanpa menggunakan oksigen



9.6 Clikolisis dan siklus asam sitrat terhubung lranyak jalur metabolik lain



\



ke



ATP memberikan



tenaga bagi sebagian besar kerja selular



Energi panas



Hidup Adalah Kerja hidup membutuhkan transfusi energi dari sumbersumber luar untuk melakukan tugas-tugasnya yang sedemikian banyak-misalnya, merakit polimer, el



memompa zat melintasi membran, bergerak, dan bereproduksi. Panda raksasa pada I .,' :, i.. ' j ri memperoleh energi untuk sel-selnya dengan cara memakan tumbuhan; beberapa hewan memakan organisme lain yang memakan tumbuhan. Energi yang tersimpan dalam molekulmolekul organik dari makanan sebenarnya berasal dari matahari. Energi mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas i f €i r,i ,:; ! r: '. Sebaliknya, unsur-unsur kimia yang i.:l



a\



,



esensial bagi kehidupan didaur-ulang (mengalami siklus yang terus berulang). Fotosintesis menghasilkan oksigen



dan molekul organik yang digunakan oleh mitokondria eukariota (termasuk tumbuhan dan alga) sebagai bahan



;f



Aliran energi dan daur-ulang (siklus ulang) unsur kimia dalam ekosistem. Energi mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan akhirnya keluar sebagai panas, sedangkan unsur-unsur kimia yang esensial bagi kehidupan d'daur-ulang.



bakar untuk respirasi selular. Respirasi menguraikan bahan bakar ini, menghasilkan ATP. Produk-produk buangan dari tipe respirasi ini, yaitu karbon dioksida dan air, merupakan bahan mentah bagi fotosintesis. Pada bab ini, kita mempelajari bagaimana sel memanen energi kimia yang tersimpan dalam molekul organik dan menggunakannya untuk menghasilkan ATP, yaitu molekul yang menggerakkan sebagian besar kerja selular. Setelah



menyajikan beberapa dasar-dasar respirasi, kita akan berfokus pada tiga jalur kunci respirasi: glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif. BAB SEMBILAN Respirasi Selular: Memanen Energi



I(imia



L75



@9.1



.Walaupun



katabolik menghasilkan energi dengan cara mengoksidasi



I fulu,



bahan-bakar organik metabolik yang melepaskan simpanan energi dengan cara menguraikan molekul kompleks disebut jalur katabolik. Transfer elektron memainkan peran utama dalam jalurjalur katabolik. Pada subbab ini, kita akan mempelajari proses-proses ini, yang bersifat sentral bagi respirasi selular.



falur Katabolik dan Produksi



ATP Senyawa organik memiliki energi potensial sebagai



akibat dari susunan atom-atomnya. Senyawa yang dapat berpartisipasi dalam reaksi eksergonik dapat berperan sebagai bahan bakar. Dengan bantuan enzim, sel secara sistematis mendegradasi molekul organik kompleks yang



kaya akan energi potensial menjadi produk buangan yang lebih sederhana dan memiliki lebih sedikit energi. Sejumlah energi yang diambil dari simpanan kimiawi dapat digunakan untuk kerja; sedangkan sisanya terbuang sebagai panas.



Salah satu proses katabolik, yaitu fermentasi (fermentation), merupakan penguraian gula sebagian yang terjadi tanpa penggunaan oksigen. Akan tetapi, jalur katabolik yang paling dominan dan efisien adalah respirasi aerobik (aerobic respiration), yang mengonsumsi oksigen sebagai reaktan bersama dengan bahan-bakar organik (aerobic berasal dari kata Yunani aer, udara, dan bios, kehidupan). Sel-sel sebagian besar organisme eukariota



dan banyak organisme prokariota dapat melakukan respirasi aerobik. Beberapa prokariota menggunakan zat selain oksigen sebagai reaktan dalam suatu proses yang serupa yang memanen energi kimia tanpa menggunakan oksigen sama sekali. Proses ini disebut respirasi anaerobik (awalan an-berarti 'tanpa'). Secara teknis, istilah respirasi selular (cellular respiration) mencakup proses aerobik dan anaerobik. Akan tetapi, istilah tersebut berasal dari sinonim untuk respirasi aerobik karena adanya hubungan antara proses tersebut dengan respirasi organisme, ketika hewan menghirup oksigen. Dengan demikian, respirasi selular kerap digunakan untuk menyebut proses aerobik, hal yang akan kita ikuti di sebagian besar bagian pada bab ini. 'Walaupun sangat berbeda dalam mekanismenya,



respirasi aerobik pada prinsipnya serupa dengan pembakaran bensin dalam mesin mobil setelah oksigen dicampur dengan bahan bakar (hidrokarbon). Makanan



menyediakan bahan bakar untuk respirasi, dengan zat buangan berupa karbon dioksida dan air. I(eseluruhan prosesnya dapat dirangkum sebagai berikut:



176



UNIT DUA Sel



menelusuri penguraian gula glukosa (C.HrrOu): c6H12o6 + 6



Seperti yang telah Anda pelajari pada Bab 8, jalur



Senyawa Karbon _' ., + Oksigen ;.-;-. ; organlK " -+ dlol(slcla



karbohidrat, lemak, maupun protein dapat diproses dan dikonsumsi sebagai bahan bakar, ada baiknya mempelajari langkah-langkah respirasi selular dengan cara



+ Air + Energi



o' -+ 6 cor+ 6 Hro * tOrntTTjn"rl



Glukosa merupakan bahan bakar yang paling sering digunakan sel. i(ita akan membahas molekul organik Iain yang terkandung dalam makanan nanti pada bab ini.



Penguraian glukosa bersifat eksergonik, memiliki perubahan energi bebas sebesar -686 kkal (2.870 kJ) per mol glukosa yang diuraikan (AG = -686 kkal/mol). Ingatlah kembali bahwa AG negatif mengindikasikan bahwa produk proses kimia tersebut menyimpan energi yang lebih sedikit daripada reaktan dan reaksi dapat terjadi secara spontan-dengan kata lain, tanpa masukan energi.



)alur-jalur katabolik tidak secara langsung menggerakkan flagela, memompa zat terlarut melintasi membran, melakukan polimerisasi monomer, atau



melakukan kerja selular lain. I(atabolisme terpaut dengan kerja melalui penghubung kimiawi-ATB yang Anda pelajari pada Bab 8. Agar tetap bekerja, sel harus meregenerasi suplai ATP-nya dari ADP dan @ (lihat Peraga 8.12). Untuk memahami bagaimana respirasi selular meiakukan hal ini, mari kita kaji proses-proses kimia fundamental yang dikenal sebagai oksidasi dan reduksi.



Reaksi Redoks: Oksidasi dan Reduksi Bagaimanakah cara jalur-jalur katabolik yang menguraikan glukosa dan bahan-bakar organik lain menghasilkan energi? fawabannya didasarkan pada transfer elektron selama



reaksi kimia. Relokasi elektron melepaskan energi yang tersimpan dalam moiekul organik, dan energi ini akhirnya digunakan untuk menyintesis ATP.



Frinsip Redoks Pada banyak reaksi kimia, terdapat transfer satu atau lebih elektron (e-) dari satu reaktan ke reaktan yang lain. Transfer elektron ini disebut reaksi oksidasi-reduksi, atau



disingkat reaksi redoks (redon reaction). Dalam reaksi redoks, hiiangnya elektron dari suatu zat disebut oksidasi (oxidation), sedangkan penambahan elektron ke suatu zat lain disebut reduksi (reduction). (Perhatikan bahwa penambahan elektron disebut reduksi; elektron bermuatan



negatif yang ditambahkan ke suatu atom mereduksi atau mengurangi jumlah muatan positif atom tersebut.) Sebagai contoh nonhayati sederhana, pelajarilah reaksi antara unsur-unsur natrium (Na) dan klorin (Cl) yang membentuk garam dapur: r



t ]--



e



rol