Reaksi Desimilasi dan Pembebasan Energi

Metabolisme adalah semua reaksi kimiawi yang dilakukan oleh sel yang menghasilkan energi dan menggunakan energi untuk sintesis komponen-komponen sel dan untuk kegiatan-kegiatan selular. Reaksi kimiawi yang membebaskan energi melalui perombakan nutrien disebut reaksi desimilasi (peruraian). Sedangkan reaksi kimiawi yang menggunakan energi untuk sintesis dan fungsi-fungsi sel lainnya disebut reaksi asimilasi (anabolik).

            Oksidasi yaitu hilangnya elektron dari suatu molekul, selalu disertai dengan reduksi yaitu diperolehnya elektron oleh molekul yang lain.

            Bila mikroorganisme merombak nutrien, energi yang dilepaskannya disimpan dalam senyawa-senyawa kaya energi seperti ATP. Dengan cara menggandengkan perombakan senyawa-senyawa ini dengan reaksi endergonik, maka energi yang dibebaskan pada perombakan dapat digunakan untuk melangsungkan endergonik.

            Mekanisme yang dipengaruhi oleh organisme untuk menghasilkan energi ialah reaksi oksidasi-reduksiyang memindahkan elektron dari sistem-sistem O/R, dengan tegangan oksidasi-reduksi yang lebih rendah ke sistem O/R dengan tegangan oksidasi-reduksi yang lebih tinggi, seperti pada rantai angkutan elektron.

            Energi yang dihasilkan oleh mikroorganisme dari senyawa-senyawa kimia atau cahaya. Ada banyak lintasan katabolik anaerobik dan aerobik yang menghasilkan energi dari senyawa-senyawa kimia. Salah satu yang penting diantara lintasan-lintasan ini ialah glikolisis. Asam piruvat merupakan produk akhir dari lintasan ini.

            Organisme fotosintetik menggunakan cahaya untuk mengahasilkan energi dalam bentuk ATP melalui fotofosforilasi siklik dan nonsiklik. Mekanisme sintesis ATP di dalam sel hidup diterangkan dengan hipotesis kemiosmetik Mitchell.

Genetika Bakteri

Genetika adalah suatu cabang ilmu yang dinamis dan berkembang dengan cepat. Rekayasa dilakukan, suatu segi baru studi genetika, menjanjikan pada masyarakat baik perkembangan yang menguntungkan maupun kemungkinan timbulnya akibat-akibat yang membawa bencana.

a.         Pewarisan ciri dan keragaman

Disamping pewarisan ciri-ciri, yang menyebabkan adanya sifat-sifat yang tetap sebagaiman diperlihatkan oleh spesies-spesies biologis, progeni mengespresikan keragaman atau perubahan. Perubahan-perubahan ini berkaitan dengan dua sifat asasi sel atau organisme yaitu genotipe dan fenotipe. Genotipve mengacu pada komposisi genetis sel. Fenotipe ialah ekspresi genetive dalam bentuk sifat-sifat yang dapat diamati yang khas bagi sel atau organisme yang bersangkutan. Genotive adalah suatu biakan sel biakan sel yang relatif konstan selama pertumbuhan, tetapi dapat berubah melalui mutasi. Perubahan ini dapat mengakibatkan berubahnya sifat-sifat yang dapat diamati, atau fenotive sel.

b.      Perubahan fenotive akibat perubahan lingkungan

Perubahan semacam ini tidak diwarisi melainkan terjadi bila beberapa keadaan dalam lingkungan berubah. Kembaliya pada fenitipe asli aslinya terjadi bila keadaan lingkungan yang semula pulih kembali.

c.      Perubahan genotipe

Genotipe suatu sel ditentukan oleh informasi genetis yang dikandung dalam kromosomnya. Kromosom terdiri dari gen-gen. Gen ialah suatu satuan fungsional yang temurun, menentukan pembentukan suatu polipeptide tertentu dan juga berbagai tipe RNA.

Mutasi adalah peristiwa yang jarang terjadi secara acak dan timbul secara spontan tanpa memperhatikan persyaratan lingkungan. Mutasi paling umum terjadi selama replikasi DNA. Beberapa mutasi terjadi sebagai akibat kerusakan yang ditimbulakan oleh cahaya ultra violet atau sinar X. Karena unsur-unsur ini merupakan bagian yang tak terhindarkan dari lingkungan. Unsur yang dapat mempertinggi laju mutasi disebut mutagen. Laju mutasi merupakan peluang bagi  suatu sel untuk beermutasi ketika terjadi pembelahan sel. Laju mutasi pada umunya didefinisikan sebagai jumlah rata-rata murasi per sel per pembelahan, dan dinyatakan sebagai pangkat pangkat negatif per pembelahan sel.

Tipe-tipe mutan bakteri

o   Mutan yang memperlihatkan toleransi yang meningkatkan terhindar unsur-unsur penghambatan, terutama antibiotik.

o   Mutan yang menunjukkan kemampuan fermentasi yang merubah, atau meningkatkan atau kekurangannya kapasitas untuk menghasilkan beberapa produk akhir.

o   Mutan yang mempunyai definsiensi akan nutrisi, yaitu membutuhkan medium yang lebih kompleks untuk pertumbuhannya ketimbang biakan aslinya.

o   Mutan yang memperlihatkan perubahan dari bentuk koloni atau kemampuan untuk menghasilkan pigmen.

o   Mutan yang menunjukkan perubahan pada sturktur permukaan dn komposisi selnya.

o   Mutan yang resisten terhadap aksi bakteriofage.

o   Mutan yang memperlihatkan beberapa perubahan pada ciri-ciri morfologis, misalnya hilangnya kemampuan untuk menghasilkan spora,kapsul, atau flagela.

Rekombinasi genetis ialah pembentukan suatu genotipe baru melalui pemilihan kembali gen-gen setelah teerjadinya pertukaran bahan genetis antara dua kromosom yang berbeda yang mempunyai gen-gen serupa.

Rekombinasi  genetis dihasilkan dari tiga tipe pemindahan gen:

v  Konjugasi, titik pemindahan gen antara sel-sel yang kontak satu dengan yang lain secara fisik.

v  Tranduksi, pemindahan gen dari suatu sel ke sel yang lain oleh bakteriofage.

v  Transformasi, pemindahan DNA bebas-sel atau telanjang dari satu sel ke sel yang lain.

Reaksi Asimilasi dan Penggunaan Energi

Proses yang menggunakan ATP meliputi pergerakan, produksi panas, pengangkutan solut melintasi membran, dan bioluminesens. Sebagian besar dari ATP yang diperoleh dari reaksi-reaksi desimilasi dipergunakan untuk proses-proses metabolik yang tidak berkaitan dengan biosintesis bahan sel.

Penggunaan energi dalam proses non biosintetik

·         Produksi panas

Mikroorganisme menghasilkan energi panas melalui aktivitas metabolik normalnya, juga menyebabkan naiknya suhu biakan. Hal ini dapat dengan mudah diamati dalam biakan ukuran besar yang digunakan dalam industri-industri fermentasi, seperti dalam produksi antibiotik.

·         Pergerakan (motilitas)

Pergerakan silia dan flagela pada mikrorganisme motil, dibutuhkan energi. Menurut perkiraan 10% dari energi yang dipakai oleh beberapa dari mikrobe digunakan untuk pergerakan flagela.

·         Pengangkutan Nutrien

Pada proses ini solut melintasi membran yang semipermiabel itu sebagai akibat pergerakan molekular acak dan tidak berinteraksi secara khusus dengan zat apapun pada membran.

·         Translokasi Kelompok

Reaksi pengangkutan ini hanya mengangkat gula ke dalam sel, karena gula fosfat di dalam sel tidak mempunyai afinitas terhadap pengantar. Proses translokasi kelompok lainnya diketahui mencakup pengambilan adenin dan butitrat pada permukaan luar sel dan pengubahannya pada permukaan dalam membran, masing-masing menjadi adenosin menofosfat (AMP) dan buturil-KoA.

·         Angkutan Aktif

Angkutan aktif memiliki 3 cara:

1.                  Pengikatan solut pada situs penerima pada protein pengantar yang terikat pada membran

2.                  Translokasi kompleks solut-penghantar melintasi membran

3.                  Penggandengan translokasi pada suatu reaksi penghasil energi, untuk mengurangi afinitas penghantar protein terhadap solut pada permukaan membran.

Penggunaan energi dalam proses biosintetik

Proses-proses biosintetik di dalam sel juga membutuhkan energi, energi dari ATP digunakan untuk mengubah suatu zat menjadi zat lainnya dan untuk mensintesis subtansi-subtansi yang rumit dari yang sederhana. Proses biosintetik itu dilalkukan dengan cara sintesis makromolekul.

Entomologi

11.      Pak Raden adalah petani yang rajin bereksperimen, beliau mencoba membuat ekstrak tanaman X untuk pengendalian hama Y.  hasil eksperimen pak Raden berhasil mengendalikan hama Y, populasi hama Y tidak mati tetapi mempercepat metamorfosis menjadi dewasa kerdil dan mandul.  Dari bacaan ini, coba jelaskan pendapat saudara secara teori proses apa yang terjadi pada tubuh hama Y akibat perlakuan ekstrak tanaman X  oleh pak Raden (skor 20).

22.      Kebiasaan pak Raden untuk membasmi nyamuk di rumahnya dengan menggunakan obat nyamuk semprot atau racun nyamuk misalnya baygon, hit dan lain-lain yang mengandung bahan aktif. Setelah disemprot pak Raden menemukan beberapa nyamuk kejang-kejang. Pak Raden tidak dapat menjelaskannya  mengapa nyamuk bisa mati, coba jelaskan proses atau mekanisme cara kerja racun nyamuk sampai menyebabkan kematian  (skor 20).

33.      Jelaskan perbedaan pengertian pengendalian alami dan pengendalian hayati serta berikan contohnya (skor 10).

Jawaban :

11.     Dari percobaan yang dilakukan oleh pak Raden diketahui bahwa ekstrak X tersebut mempengaruhi hormon juvenil pada serangga sehingga mengakibatkan sekresi hormon juvenil berkurang dan kelenjar korpora alata hilang akibatnya ekdison akan merangsang perkembangan pupa sehingga terjadi proses metamorfosis lebih cepat. Akan tetapi serangganya kerdil dan mandul. Seperti gambar yang terdapat dalam kotak merah dibawah ini.

22.      Insektisida dapat membunuh serangga dengan dua mekanisme, yaitu  dengan meracuni makanannya (tanaman) dan dengan langsung meracuni serangga tersebut. Dari kasus diatas maka dapat dikatakan bahwa anti nyamuk semprot tersebut (insektisida) langsung meracuni serangganya.Menurut cara masuknya insektisida  ke dalam tubuh serangga dibedakan menjadi 3 kelompok:

·           Racun Lambung 

·           Racun Kontak

·           Racun Pernafasan

Dari kasus diatas juga insektisida berupa anti nyamuk semprot tersebut langsung meracuni pernafasan nyamuk. Pada saat pak Raden menyemprotkan anti nyamuk tersebut maka partikel-partikel mikro anti nyamuk yang melayang-layang di udara tersebut terhirup oleh nyamuk melalui trachea. Yang kemudian membuat nyamuk itu mabuk lalu kejang-kejang. Dan lama kelamaan partikel mikro tersebut makin banyak terhirup oleh nyamuk sehingga menyebabkan nyamuk itu mati keracunan.

33.      Perbedaan antara pengendalian hayati dan pengendalian alami adalah dalam hal keterlibatan manusia dalam menangani agen pengendali yang terlibat. Dalam pengendalian hayati, agen hayati secara sengaja diintroduksi, dibiakkan secara masal, dan kemudian dilepaskan untuk mengendalikan organisme pengganggu tumbuhan. Sebaliknya, dalam pengendalian alami agen pengendali ada dengan sendirinya di alam.

        Pengendalian hayati merupakan pengelolaan hama yang dilakukan secara sengaja dengan memanfaatkan atau memanipulasikan musuh alami untuk menurunkan atau mengendalikan populasi hama.Contohnyapengendalian jamur Phytophthora infestan menggunakan Trichoderma spp.Trichoderma spp dapat diperoleh secara in vitro maupun in vivo di rumah kaca dengan campur tangan manusia.

        Pengendalian alami adalah pengendalian yang dapat berjalan secara alami atau dapat dikatakan proses pengendalian hama yang berjalan secara sendiri tanpa ada campur tangan manusia.Contohnyaserangga predator (tomcat) memakan serangga wereng pada persawahan. Persawahan adalah habitat tomcat yang menyadiakan serangga predator secara alami.

Entomologi Tomcat

Soal Mid Semester Entomologi

Tomcat termasuk kedalam serangga, coba jelaskan cirri umum serangga (15). Tomcat sempat meresahkan masyarakat dan bermanfaat bagi petani, coba jelaskan pendapat saudara aspek manfaat (keuntungan) dan aspek merugikan bagi kehidupan manusia (15). Gambarkan seekor tomcat secara skematik dan beri keterangan (20). Jelaskan morfologi (bagian mulut, tipe antenna, sayap, tipe tungkai kaki) tomcat (15). Bila dilihat dari makananya tomcat adalah serangga predator dapat memangsa serangga hama, coba jelaskan bagaimana struktur pencernaanya (15). Tomcat juga mengalami perkembangan seperti serangga lainya, jelaskan perbedaan perkembangan tomcat, dengan  ametabola dan  hemimetabola (20).

Catatan :

1.    Dikumpulkan seminggu setelah diemailkan dalam amplop tertutup.

2.    Bagi mahasiswa yang melaporkan dicontek kawannya dituliskan pada lembar jawabab dan mendapat tambahan skor 5 setiap melaporkan satu orang, dan mhs yang dilaporkan mendapat pengurangan nilai 50% dari skor ujiannya.

Jawaban Mid Entomologi:

1.       Ciri umum insekta:

a.         Kepala, toraks, dan abdomen jelas dapat dibedakan, kepala dengan satu pasang antena, alat-alat mulut disesuaikan untuk mengunyah, mengisap atau menjilat. Toraks terdiri atas tiga buah segmen, pada bagian ini terdapat 3 pasang kaki yang bersegmen-segmen dan satu atau dua pasang sayap. Abdomen memiliki 11 segmen atau beberapa segmen, bagian terminal termodifikasi sebagai genitalia.

b)        Alat pencernaan makanan sempurna, mulut dengan kelenjar ludah.Usus terdiri dari usus depan, usus tengah dan usus belakang.

c)         Jantung memanjang, dengan ostia lateral dan aorta anterior, tidak memiliki venasi atau pembuluh kapiler, coelom tereduksi.

d)        Respirasi dengan trakhea yang bercabang-cabang, yang akan membawa oksigen dari pasangan spirakel yang terdapat di kedua sisi abdomen dan toraks secara langsung ke jaringan-jaringan. Namun pada beberapa spesies akuatik atau protura dan collembola ada yang memiliki insang.

e)        Ekskresi dengan dua atau beberapa buah saluran malpighi yang halus melekat pada ujung anterior usus belakang kecuali collembola

f)          Sistem syaraf dengan ganglion supraesophageal dan subesophageal yang dihubungkan pada dua buah tali syaraf ventral dengan satu pasang atau kurang ganglia pada setiap segmennya. Organ sensoris meliputi mata sederhana dan mata majemuk, chemoreseptor untuk merasakan terletak pada antena dan untuk mengecap pada bagian mulut serta bermacam-macam tonjolan rambut.

g)         Reproduksi terpisah, gonad terdiri banyak saluran dengan satu saluran median  ke arah posterior. Fertilisasi terjadi secara internal. Telur memiliki banyak kuning telur dengan cangkang pelindung. Perkembangan tubuh mengalami ekdisis, atau dengan beberapa tingkat nimfa. Selain itu, terdapat metamorfosis secara bertahap atau mengalami beberapa tingkat larva. Partenogenesis juga terdap pada golongan kutu daun.

2.       Manfaat Tomcat bagi kehidupan manusia terutama sangat dirasakan oleh para petani. Karena tomcat merupakan jenis serangga predator. Dimana ia memakan serangga-serangga yang ada disekitarnya, biasanya tomcat ini berhabitat di persawahan karena ia adalah serangga predator maka ia memakan serangga-serangga yg menjadi hama bagi tanaman padi seperti hama wereng, ulat, dll. Itulah mengapa pada awal tadi saya katakan fungsi/manfaat serangga tomcat sangat dirasakan petani.

Kerugian Tomcat bagi kehidupan manusia adalah ketika habitatnya terusik maka tomcat-tomcat ini akan pindah ke pemukiman warga. Dengan ia berpindah kepemukiman warga maka ketika ia bertemu(bersentuhan) dengan manusia maka ia menganggap dirinya terancam sehingga ia mengeluarkan bisanya pada saat ia menggigit manusia sebagai mekanisme mempertahankan diri. Dampak yang ditimbulkan bukan akibat gigitan, melainkan karena keluarnya bisa dari hewan tersebut kemudian menempel di kulit yang menyebabkan terjadinya iritasi, seperti menyebabkan kulit menjadi panas, memerah serta menimbulkan benjolan yang terasa perih mirip seperti orang terkena penyakit herpes.

3.       Gambar serangga Tomcat

Keterangan:

a.       Mulut                                       

b.      Antena                                    

c.       Maksila Kanan

d.      Maksila Kiri

e.      Mata majemuk

f.        Kepala

g.       Toraks

h.      Sayap

i.         Abdomen

j.        Tungkai

k.       Kaki

4.       Morfologi serangga tomcat

ü Bagian mulut tipe chewing (mengunyah) mandibel bergerak secara transversal yaitu dari sisi ke sisi, dan serangga tersebut biasanya mampu menggigit dan mengunyah makanannya. Tipe alat mulut menggigit mengunyah terdiri dari :

1.       Labrum, berfungsi untuk memasukkan makanan ke dalam rongga mulut.

2.       Epifaring, berfungsi sebagai pengecap.

3.       Mandibel, berfungsi untuk mengunyah, memotong, atau melunakkan makanan.

4.       Maksila, merupakan alat bantu untuk mengambil makanan. Maxila memiliki empat cabang, yaitu kardo, palpus, laksinia, dan galea.

5.       Hipofaring, serupa dengan lidah dan tumbuh dari dasar rongga mulut.

6.       Labium, sebagai bibir bawah bersama bibir atas berfungsi untuk menutup atau membuka mulut. Labium terbagi menjadi tiga bagian, yaitu mentum, submentum, dan ligula. Ligula terdiri dari sepasang glosa dan sepasang paraglosa.

ü Tipe antena serangga tomcat atau semut semai (nama ilmiah: Paederus littoralis) adalah Filiporm, berbentuk benang, ruas-ruasnya hampir seragam dalam ukuran dan biasanya silindris.

ü Terdapat dua pasang sayap yang tidak menutupi seluruh abdomen, hanya menutupi ruas abdomen kesatu sampai dengan ketiga, sayap depan mengeras berfungsi sebagai perisai, sedangkan sayap yang kedua membranus digunakan untuk terbang.

ü Tungkai insecta terdiri dari enam ruas yang terdiri dari :

a.         Koksa, yang merupakan bagian yang melekat langsung pada thoraks

b.        Trokanter, bagian kedua dari ruas tungkai berukuran lebih pendek dari pada koksa dan sebagian bersatu dengan ruas ketiga

c.         Femur, merupakan ruas yang terbesar

d.        Tibia, ukurannya lebih ramping tetapi hampir sama panjang dengan femur pada bagian ujung tibia biasanya terdapat duri-duri atau taji

e.        Tarsus, terdiri dari 1-5 ruas

f.          Pretarsus, ruas terakhir dari tungkai, terdiri dari sepasang kuku tarsus dan diantaranya terdapat struktur seperti bantalan yang disebut arolium.

Tipe tungkai serangga tomcat adalah Cursorial dimana tungkai ini digunakan untuk berjalan cepat atau berlari.

5.       Struktur pencernaan tomcat terdiri dari tiga bagian utama yaitu, saluran pencernaan depan (Stomodeum), saluran pencernaan tengah (Mesenteron), saluran pencernaan belakang (Proktodeum). Pada banyak serangga bagian-bagian utama ini terbagi menjadi bagian lain dengan berbagai fungsi yaitu faring, esofagus, crop dan proventrikulus pada saluran pencernaan bagian depan, ventrikulus pada bagian pencernaan tengah, dan pirolus, illeum serta rektum pada pencernaan bagian belakang.

6.       Perkembangan tomcat

Dari siklus hidup tomcat di atas bisa dikatakan tomcat berkembang secara holometabola yang merupakan serangga yang mengalami metamorfosis sempurna. Tahapan dari daur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna adalah telur – larva – pupa – imago. Perbedaan dengan perkembangan tomcat dengan ametabola dan hemimetabola adalah ametabola merupakan serangga yang tidak mengalami metamorfosis sedangkan tomcat mengalami metamorfosis sempurna dan hemimetabola merupakan serangga yang mengalami metamorfosis tidak sempurna, pada serangga ini mengalami beberapa tahapan yaitu telur – nimfa – imago, sedangkan tomcat mengalami metamorfosis sempurna mulai dari telur – larva – pupa – imago  .