Peran dan cabang ilmu biologi

Biologi merupakan suatu istilah yang berasal dari bahasa Yunani, yaitu bios yang berarti hidup dan logos yang berarti ilmu. Jadi, Biologi adalah ilmu tentang kehidupan.  Sesuai dengan sifat ilmu sains lainnya, Biologi memiliki ciri tentatif. Artinya, Biologi akan terus berubah sesuai dengan perkembangan waktu. Salah satu contohnya adalah dalam penemuan virus mosaik. Awalnya para ilmuwan Biologi menyimpulkan bahwa penyebab penyakit mosaik pada daun tembakau adalah bakteri yang berukuran sangat kecil. Akan tetapi, seiring kemajuan teknologi dan perkembangan waktu, ternyata penyebab dari penyakit mosaik pada daun tembakau tersebut adalah virus.

Sebagian orang berpendapat bahwa biologi adalah ilmu yang ambivalen, yaitu ilmu yang mencakup dua aspek dari suatu kehidupan yang sulit untuk ditelaah, yaitu aspek materi dan non materi. Yang pertama dapat kita amati dengan indera kita, dengan atau tanpa menggunakan instrumen-instrumen hasil teknologi. Kemajuan teknologi membawa kemajuan dalam studi biologi, akan tetapi sebaliknya pun dapat terjadi, kemajuan dalam bidang biologi menyebabkan kemajuan teknologi. Masalah-masalah yang dihadapi atau ditemukan dalam bidang biologi acap kali memacu untuk tidak saja menciptakan alat-alat baru untuk menunjang penelitian dalam biologi sendiri, akan tetapi juga untuk mendorong orang untuk memperbaiki teknologi misalnya pengolahan tanah, teknologi penyediaan makanan, teknologi pemberantasan hama dan penyakit, teknologi kedokteran umum dengan segala peralatannya yang modern dan sebagainya.

Biologi memilki ciri-ciri yaitu (1) memliki objek kajian berupa benda-benda konktret, yaitu makhluk hidup (2) ilmu tersebut dikembangkan berdasarkan pengalaman empiris, yaitu pengalaman yang dilakukan setiap orang (3) menggunakan cara berpikir logis, yaitu cara berpikir yang menggunakan lagika, teratur dan disiplin (4) ilmu terssebut dikaji dengan menggunakan langkah-langkah yang sistematis (5) hasil kerjanya bersifat objektif, artinya selalu memihka kebenaran ilmiah

Pemahaman biologi dapat membantu kita untuk (1) memahami diri dan kehidupan di sekitar kita (2) meningkatkan kualitas hidup, seperti menggunakan sumber daya alam untuk memenuhi kebutuhan sandang, pangan dan papan, mencegah penyakit serta mengembangkan cara baru untuk memanfaatkan organisme lain (3) meningkatkan pengaruh pisitif terhadap lingkungan, seperti melestarikan habitat alami dan spesies langka, serta mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan.

Biologi sebagai salah satu cabang ilmu sains ikut berperan dalam memecahkan permasalahan yang terus berkembang saat ini, Biologi terspesialisasi menjadi cabang-cabang yang lebih lengkap. Cabang-cabang ini memiliki kajian yang khusus disesuaikan dengan permasalahan yang dibahas. Cabang-cabang Biologi tersebut, di antaranya sebagai berikut:

1.Mikrobiologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang organisme berukuran renik (mikroskopik)

2. Botani yaitu ilmu yang mempelajari tentang tumbuhan

3. Zoologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang hewan

4. Sitologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang sel

5. Fisiologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang proses serta fungsi organ tubuh

6. Evolusi yaitu ilmu yang mengkaji mengenai asal-usul kehidupan dan perubahan suatu organisme dari waktu ke waktu

7. Morfologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang struktur atau bentuk luar suatu organisme

8. Ornitologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang burung

9. Virologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang virus

10. Bakteriologi yaitu ilmu yang mempelajari tentang bakteri.

Biologi telah memberikan kontribusi yang nyata bagi kehidupan manusia. Berbagai penemuan dalam bidang biologi telah berperan dalam penyejahteraan manusia. Diantaranya adalah :  

1.    Dalam bidang pertanian, kini telah banyak ditemukan bibit unggul seperti padi yang dapat dipanen beberapa kali dalam setahun. Bibit unggul ini ditemukan melalui metode kawin silang ataupun beberapa teknik yang didasari oleh Biologi.

2.    Dalam bidang kesehatan, telah banyak ditemukan berbagai jenis antibiotik. Seorang ilmuwan bernama Sir Alexander Fleming berhasil menemukan antibiotik pertama, yaitu penisilin. Antibiotik ini mampu mencegah infeksi yang terjadi pada luka. Mikrobiologi kedokteran telah berhasil mengidentifikasi beberapa jenis mikroba yang menyebabkan penyakit pada manusia maupun hewan. Dengan demikian, antibiotik untuk mikroba-mikroba tersebut dapat dibuat. Contoh lain yaitu penemuan teknik transplantasi (pencangkokan) organ. Hal ini membantu para penderita penyakit yang mengalami kerusakan pada salah satu organ tubuhnya kini telah mendapatkan jalan keluarnya. Transplantasi organ yang sudah berhasil dilakukan oleh para dokter adalah pencangkokan ginjal, jantung, sumsum tulang belakang maupun hati.

3.    Dalam bidang peternakan, telah banyak ditemukan hewan ternak bibit unggul. Berbagai cara untuk meningkatkan kualitas hewan ternak juga sudah banyak ditemukan, seperti peningkatan kualitas pakan ternak.

4.    Dalam bidang lingkungan, telah banyak usaha yang didasari Biologi untuk memecahkan permasalahan. Contohnya, masalah sampah, pencemaran, kerusakan lahan, atau kebakaran hutan.

5.    Dalam  bidang industri, (1) ditemukannya kandungan gula yang cukup tinggi pada batang tebu, menyebabkan berkembangnya pabrik pengolahan tebu menjadi gula. (2) diketahuinya bahwa serabut biji kapas dan bulu domba dapat diolah menjadi benang, dan kepompong ulat sutera dapat diolah menjadi benang sutera, maka berkembanglah industri tekstil/kain, kain wol dan kain sutera. (3) dengan berkembangnya mikrobiologi, telah diketahui berbagai struktur dan sifat-sifat dari berbagai jenis mikroba/jasad renik, baik yang menguntungkan maupun yang bersifat patogen (menyebabkan penyakit), maka berkembanglah industri obat-obatan, makanan/minuman yang berkhasiat obat. Contoh dalam industri makanan adalah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Contoh lain dari pemanfaatan mikrobiologi dalam bidang industri makanan adalah pada industri kecap, tempe, oncom, keju, roti dan nata de coco.

Sifat Koligatif Larutan

SIFAT KOLIGATIF LARUTAN

Larutan adalah zat homogen yang merupakan campuran dari dua komponen atau lebih, yang dapat berupa gas, cairan atau padatan. Salah satu zat berfungsi sebagai pelarut (solvent) dan yang lain sebagai zat terlarut (solute). Adanya perbedaan jumlah partikel zat terlarut dalam suatu pelarut akan menyebabkan perbedaan sifat suatu larutan. Titik didih 1 mol gula sama dengan titik didih 1 mol urea. Di dalam pelarut air gula dan urea terpecah menjadi molekul-molekul yang jumlah partikelnya sama dalam wujud padat. Sedangkan titik didih 1 mol garam dapur lebih tinggi dibanding titik didih 1 mol gula. Jumlah partikel 1 mol gula berbeda dengan jumlah partikel garam dapur dalam pelarut air. Garam dapur dalam pelarut air akan terurai menjadi ion-ion (ion Na+ dan ion Cl), sehingga jumlah partikel garam dapur lebih dari 1 mol.

Sifat koligatif larutan adalah sifat larutan yang tergantung pada jumlah partikel atau konsentrasi zat terlarut di dalam larutan tetapi tidak tergantung pada jenis zat terlarutnya. Sebagai contoh, ketika kita memasak air, apa yang terjadi jika pada air tersebut mendidih kita tambahkan gula? Air yang semula mendidih akan berhenti beberapa saat ketika kita tambahkan gula, kemudian akan mendidih kembali. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi kenaikan titik didih. Titik didih air murni lebih rendah dari pada titik didih larutan gula. Kenaikan titik didih ini bergantung jumlah zat terlarut yang ditambahkan pada pelarut, dalam contoh ini bergantung jumlah gula yang ditambahkan pada air. Sifat inilah disebut sifat koligatif larutan. Sifat koligatif larutan yang lain adalah penurunan tekanan uap, penurunan titik beku dan tekanan osmotik. Jadi sifat koligatif larutan tergantung pada konsentrasi zat terlarut dan tidak dipengaruhi oleh jenis zat terlarut.

Terdapat empat sifat fisika yang penting yang besarnya bergantung pada banyaknya partikel zat terlarut tetapi tidak bergantung pada jenis zat terlarutnya. Keempat sifat ini dikenal dengan sifat koligatif larutan. Sifat ini besarnya berbanding lurus dengan jumlah partikel zat terlarut. Sifat koligatif tersebut adalah tekanan uap (ΔP), titik didih (ΔTb), titik beku (ΔTf) dan tekanan osmosis (π). Menurut hukum sifat koligatif, selisih tekanan uap, titik beku, dan titik didih suatu larutan dengan tekanan uap, titik beku, dan titik didih pelarut murninya, berbanding langsung dengan konsentrasi molal zat terlarut. Larutan yang bisa memenuhi hukum sifat koligatif ini disebut larutan ideal. Kebanyakan larutan mendekati ideal hanya jika sangat encer.

a.    Tekanan Uap Larutan

            Tekanan uap larutan lebih rendah dari tekanan uap pelarut murninya. Pada larutan ideal, menurut hukum Raoult, tiap komponen dalam suatu larutan melakukan tekanan yang sama dengan fraksi mol kali tekanan uap dari pelarut murni. Rumus tekanan uap larutan adalah sebagai berikut :  

P_A        = X_A.P⁰_A

P_A        = tekanan uap yang dilakukan oleh komponen A dalam larutan

X_A       = fraksi mol komponen A

P⁰A     = tekanan uap zat murni  

            Dalam larutan yang mengandung zat terlarut yang tidak mudah menguap (tak-atsiri atau nonvolatile), tekanan uap hanya disebabkan oleh pelarut, sehingga PA dapat dianggap sebagai tekanan uap pelarut maupun tekanan uap larutan.

b.    Titik Didih Larutan

Titik didih larutan bergantung pada kemudahan zat terlarutnya menguap. Jika zat terlarutnya lebih mudah menguap daripada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih rendah), maka titik didih larutan menjadi lebih rendah dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan turun. Contohnya larutan etil alkohol dalam air titik didihnya lebih rendah dari 100 °C tetapi lebih tinggi dari 78,3 °C (titik didih etil alkohol 78,3 °C dan titik didih air 100 °C). Jika zat terlarutnya tidak mudah menguap (tak-atsiri atau nonvolatile) dari pada pelarutnya (titik didih zat terlarut lebih tinggi), maka titik didih larutan menjadi lebih tinggi dari titik didih pelarutnya, atau dikatakan titik didih larutan naik. Pada contoh larutan etil alkohol dalam air tersebut, jika dianggap pelarutnya adalah etil alkohol, maka titik didih larutan juga naik. Kenaikan titik didih larutan disebabkan oleh turunnya tekanan uap larutan. Berdasar hukum sifat koligatif larutan, kenaikan titik didih larutan dari titik didih pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan. Rumus titik didih larutan adalah sebagai berikut :

∆tb      = kb . m

∆tb      = kenaikan titik didih larutan

kb        = kenaikan titik didih molal pelarut

m         = konsentrasi larutan dalam molal

c.    Titik Beku Larutan

Penurunan tekanan uap larutan menyebabkan titik beku larutan menjadi lebih rendah dari titik beku pelarut murninya. Hukum sifat koligatif untuk penurunan titik beku larutan berlaku pada larutan dengan zat terlarut atsiri (volatile) maupun tak-atsiri (nonvolatile). Berdasar hukum tersebut, penurunan titik beku larutan dari titik beku pelarut murninya berbanding lurus dengan molalitas larutan. Rumus titik beku larutan adalah sebagai berikut :

∆tf       = kf . m

∆tf       = penurunan titik beku larutan

kf        = penurunan titik beku molal pelarut

m         = konsentrasi larutan dalam molal

d.   Tekanan Osmose Larutan

Peristiwa lewatnya molekul pelarut menembus membran semipermeabel dan masuk ke dalam larutan disebut osmose. Tekanan osmose larutan adalah tekanan yang harus diberikan pada larutan untuk mencegah terjadinya osmose (pada tekanan 1 atm) ke dalam larutan tersebut. Hampir mirip dengan tekanan pada gas ideal, pada larutan ideal, besarnya tekanan osmose berbanding lurus dengan konsentrasi zat terlarut. Rumus tekanan osmose larutan adalah sebagai berikut :

π          = tekanan osmose (atm)

n          = jumlah mol zat terlarut (mol)

R         = tetapan gas ideal = 0,08206 L.atm/mol.K

T         = suhu larutan (K)

V         = volume larutan (L)

M        = molaritas (M = mol/L)

Jika tekanan yang diberikan pada larutan lebih besar dari tekanan osmose, maka pelarut murni akan keluar dari larutan melewati membran semipermeabel. Peristiwa ini disebut osmose balik (reverse osmosis), misalnya pada proses pengolahan untuk memperoleh air tawar dari air laut.

SISTEM PENCERNAAN MANUSIA

SISTEM PENCERNAAN MANUSIA

Sistem pencernaan pada manusia terdiri atas saluran pencernaan dan kelenjar-kelenjar pencernaan. Fungsi sistem pencernaan adalah mencerna dan menyerap makanan sehingga diperoleh zat-zat makanan yang dibutuhkan bagi tubuh. Rongga-rongga yang terlibat  dalam proses pencernaan adalah mulut, farings, esofagus, lambung/gastrik, usus halus, usus besar dan didukug oleh organ pelengkap yang terdiri dari gigi, lidah, kelenjar ludah, empedu, hati dan pankreas.

Aktivitas dalam saluran pencernaan terdiri atas (1) ingesti, yaitu pengambilan makanan masuk ke saluran cerna (2) propulsi, yaitu menelan dan peristaltis (gerakan kontraksi dan relaksasi otot-otot pada dinding organ) (3) digesti mekanik, yaitu mengunyah, mencampur dan mengaduk makanan (4) digesti kimia, yaitu penguraian makanan atau katabolik (5) absorpsi, yaitu gerakan nutrien dari sal cerna ke darah atau limpa dan (6) defekasi , yaitu eliminasi buangan padat yang tidak dapat dicerna.

Organ-organ pencernaan adalah sebagai berikut :

1.    Rongga Mulut

Rongga mulut (pipi) dibatasi oleh epitel gepeng berlapis tanpa tanduk. Atap mulut tersusun atas palatum keras (durum) dan lunak (molle), keduanya diliputi oleh epitel gepeng berlapis. Uvula palatina merupakan tonjolan konis yang menuju ke bawah dari batas tengah palatum lunak.

2.    Lidah

Lidah merupakan suatu massa otot lurik yang diliputi oleh membran mukosa. Serabut-serabut otot satu sama lain saling bersilangan dalam 3 bidang, berkelompok dalam berkas-berkas, biasanya dipisahkan oleh jaringan penyambung. Pada permukaan bawah lidah membran mukosanya halus, sedangkan permukaan dorsalnya ireguler, diliputi oleh banyak tonjolan-tonjolan kecil yang dinamakan papilae. Papilae lidah merupakan tonjolan-tonjolan epitel mulut dan lamina propria yang diduga bentuk dan fungsinya berbeda. Terdapat 4 jenis papillae yaitu papilae filiformis, papilae fungiformis, papilae foliatae dan papilae circumfalatae.

3.    Pharynx

Pharynx merupakan peralihan ruang antara rongga mulut dan sistem pernapasan dan pencernaan. Ia membentuk hubungan antara daerah hidung dan larynx. Pharynx dibatasi oleh epitel berlapis gepeng jenis mukosa, kecuali pada daerah-daerah bagian pernapasan yang tidak mengalami abrasi. Pada daerah-daerah yang terakhir ini, epitelnya toraks bertingkat bersilia dan bersel goblet.

4.    Oesofagus

Bagian saluran pencernaan ini merupakan tabung otot yang berfungsi menyalurkan makanan dari mulut ke lambung. Oesofagus diselaputi oleh epitel berlapis gepeng tanpa tanduk. Pada lapisan submukosa terdapat kelompokan kelenjar-kelenjar oesofagea yang mensekresikan mukus. Pada bagian ujung distal oesofagus lapisan otot hanya terdiri dari sel-sel otot polos, pada bagian tengah lapisan otot terdiri dari campuran sel-sel otot lurik dan polos dan pada ujung proksimal  hanya terdiri dari  sel-sel otot lurik.

5.    Lambung

Lambung merupakan segmen saluran pencernaan yang melebar, fungsi utamanya adalah menampung makanan yang masuk, mengubahnya menjadi bubur yang liat yang dinamakan kimus (chyme). Permukaan lambung ditandai oleh adanya peninggian atau lipatan yang dinamakan rugae. Lambung secara struktur histologis dapat dibedakan menjadi: kardia, korpus, fundus dan pylorus.

6.    Usus Halus

Usus halus relatif panjang kira-kira 6 m dan hal ini memungkinkan kontak yang lama antara makanan dan enzim-enzim pencernaan serta antara hasil-hasil pencernaan dan sel-sel absorptif epitel pembatas. Usus halus terdiri atas 3 segmen yaitu duodenum, jejunum dan ileum.

7.    Usus besar

Usus besar terdiri atas membran mukosa tanpa lipatan kecuali pada bagian distalnya (rektum) dan tidak terdapat vili usus. Epitel yang membatasi adalah toraks dan mempunyai daerah kutikula tipis. Fungsi utama usus besar adalah untuk absorpsi air, pembentukan massa feses, pemberian mukus dan pelumasan permukaan mukosa.

Gangguan pada Sistem Pencernaan Manusia

Sistem pencernaan pada manusia dapat mengalami gangguan. Adapun gangguan sistem pencernaan manusia disebabkan oleh berbagai faktor. Faktor penyebab gangguan pada sistem pencernaan manusia misalnya mengkonsumsi makanan yang tidak sehat, pola makan yang tidak teratur.

Gangguan sistem pencernaan manusia :

1.    Sakit gigi

Sakit gigi disebabkan karena gigi berlubang. Sakit gigi berpengaruh terhadap kerja ginjal dan jantung. Gigi berlubang disebabkan karena banyaknya bakteri pada gigi akibat kurangnya kesadaran sikat gigi secara teratur.

2.    Sariawan

Sariawan merupakan gangguan pencernaan dimana mulut, gusi maupun lidah terluka dan terasa perih saat makan. Sariawan terjadi karena panas dalam pada rongga mulut dan rongga lidah. Sariawan disebabkan kekurangan vitamin C.

3.    Diare

Diare merupakan gangguan pencernaan dimana perut terasa mulas dan feses  encer. Diare terjadi karena selaput dinding usus besar mengalami iritasi. Adapun penyebab diare adalah gerakan peristaltik usus tidak terkendali dan tidak terjadi penyerapan air di dalam usus besar akibat mengkonsumsi makanan yang mengandung kuman. Apabila feses penderita bercampur dengan darah atau nanah, gejala tersebut menunjukkan penderita mengalami disentri yang disebabkan oleh infeksi bakteri Shigella pada dinding usus besar penderita.

4.    Konstipasi (sembelit)

Sembelit merupakan gangguan pencernaan dimana penderita mengeluarkan feses yang keras. Sembelit terjadi karena penyerapan air oleh usus besar terlalu banyak. Hal ini disebabkan kurangnya mengkonsumsi makanan berserat seperti buah dan sayuran serta kebiasaan buruk seseorang yang selalu menunda buang air besar,

5.    Maag

Maag merupakan gangguan pencernaan dimana penderita merasa perih pada dinding lambung diserati rasa mual dan perut kembung. Penyebab penyakit maag pada manusia yaitu bakteri Helicobakter pylori yang menyebabkan kadar asam lambung terlalu tinggi. Maag disebabkan karena pola makan yang tidak teratur, pikiran yang terlalu tegang ataupun stress.

6.    Gastritis

Gastriris disebabkan oleh makanan yang banyak mengandung kuman-kuman penyakit sehingga menyebabkan karena kadar asam klorida (HCl) terlalu tinggi dan terjadi peradangan pada dinding lambung.

7.    Tukak lambung

Tukak lambung merupakan gangguan pencernaan dimana selaput lendir pada lambung mengalami kerusakan karena terlalu banyak mengeluarkan asam lambung. Tukak lambung disebabkan oleh kuman maupun oleh rasa cemas yang berlebih, ketakutan maupun stres.

8.    Hepatitis

Hepatitis merupakan gangguan pencernaan akibat infeksi virus pada hati.Virus tersebut masuk ke dalam tubuh melalui makanan maupun air yang dikonsumsi. Selain faktor makanan hepatitis juga disebabkan karena faktor keturunan.

9.    Apendisitis

Apendisitis merupakan gangguan pencernaan dimana terjadi peradangan pada umbai cacing atau usus buntu. Apendisitis disebabkan oleh bakteri.

10.              Hemaroid (wasir)

Wasir atau sembelit merupakan gangguan pencernaan dimana pembuluh vena mengalami pembengkakan di sekitar anus. Sembelit seringkali dialami oleh ibu hamil maupun oarang yang terlalu banyak duduk.

11. Radang usus buntu

Radang usus buntu merupakan gangguan pencernaan karena usus buntu mengalami infeksi oleh bakteri. Radang usus buntu terjadi karena tersumbatnya lubang antara usus buntu dan usus besar oleh lendir maupun oleh biji cabe.