Amelia Zuliyanti Siregar, dkk BIOLOGI PERTANIAN JILID 2 SMK Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional
Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional Dilindungi Undang-undang BIOLOGI PERTANIAN JILID 2 Untuk SMK Penulis Ilustrasi Cover Ukuran Buku : Amelia Zuliyanti Siregar Utut Widyastuti Suharsono Hilda Akmal Hadisunarso Sulistijorini Nampiah Sukarno Anja Merdiyani Tri Heru Widarto Raden Roro Dyah Perwitasari : Tim : 18,2 x 25,7 cm SIR b SIREGAR, Amelia Zulianti Biologi Pertanian Jilid 2 untuk SMK /oleh Amelia Zuliyanti Siregar, Utt Widyastuti Suharsono, Hilda Akmal, Hadisunarso, Sulistijorini, Nampiah Sukarno, Anja Merdiyani, Tri Heru W., Raden Roro Dyah Perwitasari ---- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008. vi. 158 hlm Daftar Pustaka : A1-A4 Glosarium : B1-B9 ISBN : 978-602-8320-17-7 Diterbitkan oleh Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional Tahun 2008
KATA SAMBUTAN Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakan kegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatan pembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK. Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran. Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan Standar Nasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telah dinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45 Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008. Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada seluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para pendidik dan peserta didik SMK. Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Dengan ditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagi masyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untuk mengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar. Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada para peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapat memanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami harapkan. Jakarta, 17 Agustus 2008 Direktur Pembinaan SMK
PENGANTAR Perkembangan ilmu biologi pada masa ini berkembang sangat cepat seiring perkembangan teknologi. Untuk mengupas tuntas permasalahan biologi, diperlukan kecerdasan, keuletan, kesabaran, dan berpikir kritis sehingga diperoleh konsep-konsep dasar ilmu biologi. Penyusunan buku ini berdasarkan atas Permendiknas Nomor 22 Tahun 2006 tentang Standar Isi dan Permendiknas Nomor 23 Tahun 2006 tentang Standar Kompetensi Lulusan. Oleh karena itu pihak Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah mengupayakan penerbitan buku ini bekerjasama dengan dunia akademik Buku Biologi Pertanian mengajak Anda mengenal dan memahami biologi secara lengkap dan mendalam. Buku ini disajikan materi meliputi: penelitian dalam biologi, struktur dan fungsi sel, sistem metabolisme sel, hereditas pada organisme, prokariot dan virus, fungi, plantae, animalia, ekosistem dan konservasi, pencemaran lingkungan, serta bioteknologi dan peranannya bagi kehidupan. Materi yang disajikan bersifat up to date, apersepsi disertai rangkuman dan latihan agar pengguna memperoleh pemahaman. Penulis mengucapkan terimakasih kepada editor Dr. Nampiah Sukarno dan Dr. Utut Widyastuti dari Departemen Biologi, FMIPA IPB atas keikhlasan, kesabaran dan bantuannya dalam mengedit buku ini. Selain itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Prof. Nuryani Rustaman atas saran dan masukannya sehingga buku ini menjadi lebih baik. Penulis juga mengucapkan penghargaan yang tinggi kepada Akhmad Amirullah dan Isnan Prasetyo Widodo atas dedikasinya di dalam membantu penyelesaian buku ini. Akhir kata, penulis berharap buku ini akan memberi manfaat bagi pelajar di Sekolah Menengah Kejuruan bidang Pertanian mengenal Biologi dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Experience is a good teacher for us! Penulis
SINOPSIS Buku Biologi Pertanian mengajak Kalian mengenal dan memahami biologi secara lengkap dan mendalam. Materi yang disajikan bersifat up to date, apersepsi dan psikomotorik disertai tujuan pembelajaran, kata-kata kunci, gambar, rangkuman dan latihan untuk mengupas tuntas permasalahan biologi, dengan kecerdasan, keuletan, kesabaran, dan berpikir kritis sehingga diperoleh suatu konsep-konsep dasar ilmu biologi. Materi buku ini mencakup model penelitian biologi, struktur dan fungsi sel, sistem metabolisme sel, hereditas pada organisme, monera, protista, fungi, plantae, animalia, ekosistem dan konservasi, pencemaran lingkungan, serta bioteknologi dan peranannya bagi kehidupan. Buku ini disusun untuk menumbuhkembangkan kewirausahaan, etos kerja, memupuk sikap ilmiah (jujur, objektif, terbuka, ulet, berpikir kritis, dapat bekerja sama dengan orang lain) pada diri sendiri. Disamping pengembangan pengalaman untuk dapat mengajukan dan menguji hipotesis melalui percobaan dan dikomunikasikan secara lisan dan tulisan oleh siswa. Kemampuan berpikir analitis, induktif dan deduktif dengan konsep dan prinsip biologi untuk membentuk beberapa kecakapan seperti: personal, akademik, vokasional, dan sosial dalam bentuk unjuk kerja meningkatkan pemahaman biologi melalui eksprimen. Apresiasi terhadap keanekaragaman hayati menggugah kesadaran untuk mengenal potensi, cara pemeliharaan dan meningkatkan kesadaran dan peran dalam menjaga kelestarian lingkungan, didukung penerapan pengetahuan dan keterampilan aplikasi bioteknologi sederhana secara tepat guna. ii
DAFTAR ISI KATA SAMBUTAN KATA PENGANTAR SINOPSIS DAFTAR ISI PETA KOMPETENSI (i) (ii) (iii) (vi) I. PENELITIAN DALAM BIOLOGI (PERTANIAN) (1) 1.1 Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan (2) 1.2. Metode Ilmiah (4) 1.3. Cabang-Cabang dan Manfaat Ilmu Biologi (9) 1.4. Tahap-Tahap Klasifikasi (11) 1.5. Tujuan Klasifikasi (13) 1.6. Manfaat Klasifikasi (13) 1.7. Tahapan Klasifikasi (14) 1.8. Kunci Determinasi (14) 1.9 Macam-macam klasifikasi (16) II. STRUKTUR DAN FUNGSI SEL (25) 2.1. Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik (26) 2.2. Struktur dan Fungsi Organel Sel (29) 2.3. Perbedaan Sel Hewan dan Tumbuhan (33) 2.4. Ciri-Ciri Mahluk Hidup (34) III. METABOLISME SEL (41) 3.1. Katabolisme: Respirasi (47) 3.2. Anabolisme: Fotosintesis (51) 3.3. Klasifikasi Enzim dan Peranannya (60) IV. HEREDITAS PADA MAKHLUK HIDUP (71) 4.1. Struktur Kimia Materi Genetik (72) 4.2. Pembelahan Mitosis dan Meiosis (86) 4.3. Hereditas Menurut Hukum Mendel dan Penyimpangannya (94) 4.4. Mutasi (120) 4.5. Peranan Manusia Dalam Revolusi Hijau dan Revolusi Biru (125) 4.6. Penemuan Bibit Unggul (127) V. VIRUS DAN PROKARIOT (139) 5.1. Ciri, Sifat, dan Keragaman Virus (140) 5.2. Ciri, Sifat, dan Keragaman Prokariotik (155) VI. PROTISTA (181) 6.1. Ciri, Sifat, dan Keragaman (182) 6.2. Peranan Protista Dalam Kehidupan (194) VII. FUNGI (201) 7.1. Sifat, Ciri, dan Keragaman (202) iii
7.2. Klasifikasi dan Peranan Cendawan (204) VIII. PLANTAE (219) 8.1. Jaringan Tumbuhan (221) 8.2. Organ Tumbuhan (228) 8.3. Sistem Jaringan Penyusun Tubuh Tumbuhan (232) 8.4. Transportasi Pada Tumbuhan (237) 8.5. Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan (249) 8.6. Gerak Pada Tumbuhan (259) 8.7. Reproduksi Pada Tumbuhan (265) 8.8. Klasifikasi Tumbuhan (275) 8.9. Pertanian Organik (281) IX. ANIMALIA (297) 9.1. Jaringan Pada Hewan (298) 9.2. Sistem Organ Pada Hewan (310) 9.3. Klasifikasi Hewan (Invertebrata dan Vertebrata) (312) 9.4. Mengidentifikasi Proses Reproduksi Pada Hewan (347) 9.5. Pertumbuhan dan Perkembangan Hewan (348) 9.6. Mekanisme Gerak Pada Hewan (352) X. EKOSISTEM DAN KONSERVASI (377) 10.1. Makhluk Hidup dan Lingkungan (378) 10.2. Komponen Penyusun Ekosistem (387) 10.3. Tipe-tipe Eksosistem (391) 10.4. Suksesi dan Klimaks (401) 10.5. Perubahan Lingkungan (403) XI. PENCEMARAN LINGKUNGAN (413) 11.1. Ciri, Sifat, Macam Polusi dan Limbah (414) 11.2. Dampak Polusi Terhadap Kesehatan Manusia (428) 11.3. Pengelolaan Limbah Organik (431) XII. EVOLUSI (443) 12.1. Pencetus Teori Evolusi (445) 12.2. Hukum Hardy-Weinberg (447) 12.3. Selain Seleksi Alam, Hanyutan Gen dan Aliran (450) Gen dapat Berkontribusi Terhadap Evolusi 12.4. Terbentuknya Spesies Baru (451) 12.5. Fosil (456) 12.6 Teori asal usul kehidupan (459) XIII. BIOTEKNOLOGI DAN PERANANNYA BAGI KEHIDUPAN (467) 13.1. Ciri dan Sifat Mikroorganisme (468) 13.2. Ilmu-Ilmu Yang Digunakan Dalam Bioteknologi (469) 13.3. Dampak Pengembangan Bioteknologi (472) 13.4 Kultur sel dan jaringan (487) 13.5 Rekayasa Genetik (491) 13.6 Penanggulangan Dampak Negatif Bioteknologi (496) iv
LAMPIRAN A DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN B GLOSARI v
PETA KOMPETENSI TIU: Setelah menyelesaikan pelajaran ini, siswa akan dapat mengidentifikasi, mendeskripsikan, menganalisis serta melatih keterampilan memahami konsep biologi dengan kecerdasan, keuletan, kesabaran, berpikir kritis dan unjuk kerja di bidang pertanian 13 Bioteknologi dan peran di kehidupan 12 Evolusi 11 Pencemaran Lingkungan 10 Ekosistem dan konservasi 5 6 7 8 9 Virus dan Prokariot Protista Fungi Plantae Animalia 4 Hereditas pada Organisme 3 Metabolisme sel 2 Struktur dan fungsi sel 1 model penelitian biologi