DNA dan RNA merupakan asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas. Menurut Watson-Crick, DNA merupakan struktur gen berupa tangga tali berpilin ganda (double helix). Ikatan gula dan fosfat sebagai ibu tangga, sedangkan ikatan basa-basa nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan hydrogen sebagai anak tangga. Serangkaian basa nitrogen merupakan kode genetic. Basa nitrogen pada DNA ialah adenine, guanin, sitosin dan timin. DNA dapat melakukan replikasi, yaitu kemampuan membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal. Ada tiga macam teori replikasi DNA, yaitu teori konservatif, dispersif, dan semikonservatif.
DNA dibedakan menjadi DNA sense dan DNA antisense. RNA dibedakan menjadi mRNA, tRNA dan rRNA. DNA dan RNA terlibat dalam sintesis protein.
Sintesis protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi. Kesalahan dalam penerjemahan kode oleh tRNA dapat menyebabkan mutasi. RNA berupa rantai tunggal yang pendek. Pada RNA, basa nitrogen timin diganti urasil.
Thomas Hunt Morgant, seorang ahli genetic, berpendapat bahwa gen adalah substansi hereditas, yang oleh Gregor Mendel disebut dengan istilah faktor penentu. Fungsi pokok gen adalah mengatur perkembangan dan metabolism individu, serta menyampaikan informasi genetic kepada generasi berikutnya. Lokasi khusus yang ditempati gen dalam kromosom disebut lokus gen. Gen-gen pada lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog, disebut alel. Kromosom yang menentukan jenis kelamin disebut gonosom, sedangkan kromosom yang tidak menentukan jenis kelamin disebut autosom.
Reproduksi sel berlangsung melalui pembelahan mitosis dan meosis. Tahapan pembelahan didasarkan pada perubahan serta letak kromosom selama berlangsungnya pembelahan. Mitosis berlangsung di jaringan meristematis/embrional. Meiosis berlangsung di gonad (kelenjar kelamin), dan pada tumbuhan bunga di benang sari dan putik. Mitosis menghasilkan dua sel anakan yang sama dengan sel induknya, sedangkan meosis menghasilkan empat sel anakan yang jumlah kromosomnya setengah dari jumlah kromosom sel induk. Meosis menyebabkan sifat kromosom keturunan sama dengan induknya. Mitosis bertujuan untuk memperbanyak sel, regenerasi dan pertumbuhan.
Gregor Mendel sebagai bapak genetika mengemukakan beberapa prinsip, yaitu prinsip hereditas, segregasi bebas, prinsip berpasangan/kombinasi bebas, serta prinsip ada tidaknya dominasi. Gen dominan adalah gen yang menang, yang muncul pengaruhnya pada fenotipe, biasa ditulis dengan huruf besar, misalnya T untuk gen yang mengendalikan sifat tinggi dan M untuk gen yang mengendalikan rasa manis. Gen resesif adalah gen yang kalah, tidak muncul pengaruhnya jika bersama dengan gen dominan, ditulis dengan huruf kecil, misalnya t untuk gen sifat rendah dan m untuk gen rasa asam. Gen resesif akan muncul pengaruhnya jika dalam keadaan homozigot resesif.
Perubahan gen kromosom yang bersifat diwariskan disebut mutasi. Faktor penyebab mutasi disebut mutagen. Organisme atau individu yang mengalami mutasi disebut mutan, peristiwa perubahannya disebut mutagenesis. Mutasi umumnya bersifat merugikan. Macam mutasi antara lain, mutasi kromosom-gen, mutasi alami buatan. Contoh-contoh mutasi pada manusia antara lain sindrom Turner, sindrom Klinefelter dan sindrom Down.
Dewasa ini telah banyak ditemukan berbagai enzim dalam makhluk hidup. Kebanyakan enzim terdapat dalam protoplasma dan sedikit berada dalam dinding sel atau vakuola.
Pada tahun 1926, seorang ahli bernama Summer berhasil memisahkan suatu enzim dalam bentuk Kristal, yaitu enzim urease yang diperoleh dari biji polong-polongan Canavalia Ensiformis (suku Papilionaceae). Pada penyelidikan selanjutnya, berhasil dipisahkan pula Kristal enzim-enzim yaitu pepsin, tripsin, papain, katalase dan sebagainya.
Di dalam tubuh makhluk hidup, beberapa enzim dibentuk dalam keadaan tidak aktif dan diberi nama Zimogen. Untuk mengaktifkannya harus dibantu oleh suatu activator sehingga fungsional. Sebagai contoh, pada suatu sistem pencernaan, tripsinogen harus diaktifkan dulu oleh enterokinase (suatu activator yang dihasilkan oleh dinding usus halus) menjadi tripsin yang kemudian dapat melakukan pemecahan protein.
Di dalam sel hidup terjadi proses Metabolisme. Metabolisme digolongkan menjadi dua, yaitu proses penyusunan (anabolisme) dan proses pembongkaran atau penguraian (katabolisme).
Perubahan-perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dapat dipercepat dengan suatu zat yang disebut fermen (enzim). Seperti dalam reaksi kimia anorganik, enzim bekerja sebagai katalisator. Enzim dapat mempercepat reaksi kimia anorganik, enzim bekerja sebagai katalisator. Enzim dapat mempercepat reaksi, namun enzim itu sendiri tidak mengalami perubahan.
Enzim memiliki fungsi yang khusus. Untuk mengubah zat tertentu, diperlukan enzim tertentu. Sifat lain dari enzim adalah kemampuannya bekerja secara bolak-balik (reversible).
Salah satu proses katabolisme (desimilasi) adalah respirasi. Dalam proses ini, energi yang tersimpan ditimbulkan kembali atau dibongkar untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan. Proses katabolisme gula dibagi menjadi 4 tahapan, yaitu glikolisis, reaksi antara, siklus Krebs, dan transport electron.
Respirasi aerob ialah suatu proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara serta glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob disebut juga fermentasi (respirasi intramolekul). Tujuan fermentasi sama dengan respirasi aerob, yaitu untuk mendapatkan energi. Energi yang dihasilkan dalam respirasi aerob jauh lebih besar daripada anaerob. Respirasi aerob menghasilkan 38 ATP, sedangkan respirasi anaerob menghasilkan 2 ATP.
Fotosintesis atau asimilasi karbon adalah proses pengubahan zat-zat anorganik H2O danCO2 oleh klorofil menjadi zat organic karbohidrat (glukosa) dengan pertolongan sinar. Fotosintesis hanya terjadi pada tumbuhan autotrof. Proses fotosintesis yang terjadi di kloroplas melalui dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.
Selain fotosintesis, terdapat juga peristiwa kemosintesis. Kemosintesis tidak memerlukan cahaya sebagai sumber energinya, tetapi menggunakan zat kimia seperti sulfide, nitrogen, sulfur, besi, ammonia dan nitrit. Zat kimia tersebut diperoledh dari lingkungannya.
Tubuh makhluk hidup menjalankan semua proses secara efisien. Senyawa antara yang tidak berlanjut ke tahapan berikutnya akan disintesis menjadi senyawa lain. Contohnya, senyawa antara dalam siklus Krebs (asam alfa ketoglutarat) dapat disintesis menjadi asam amino glutamate. Senyawa gliseraldehid 3-fosfat (G3P) dapat disintesis menjadi gliserol.
.jpg)
