Pearson Edexcel · International GCSE · Biology

Apa yang dianggap hidup?

Lalat rumah dan tanaman jagung tampak sangat berbeda, namun keduanya hidup dengan delapan cara yang sama, dan keduanya dibangun dari jenis sel yang sama. Bagian pertama ini memberikan kata-kata untuk kehidupan bersama itu — karakteristik yang ditunjukkan setiap organisme — dan peta keberagaman kehidupan: lima kelompok organisme plus virus, yang sama sekali tidak hidup tetapi tetap menginfeksi setiap makhluk hidup.

Edexcel International GCSE Biologi 4BI1, Bagian 1 dinilai dalam kedua kertas ujian; harapkan pertanyaan hafalan langsung dan "bandingkan" dari 1.1–1.4, sering kali satu skor untuk fitur dan satu untuk contoh yang dinamai.

Karakteristik kehidupan

Setiap organisme hidup melakukan semua delapan: ia mengambil nutrisi (bahan untuk energi atau pertumbuhan), ia bernapas (melepaskan energi dari makanan), ia mengeluarkan (membuang sisa metabolisme), ia bereaksi terhadap lingkungannya, ia bergerak, ia mengontrol kondisi internalnya (menjaga dirinya stabil di dalam), ia bereproduksi, dan ia tumbuh dan berkembang. Pengingat memori MRS GREN mencantumkan gerakan, reproduksi, sensitivitas, pertumbuhan, respirasi, ekskresi, nutrisi — "kontrol kondisi internal" adalah kesembilan yang dilewatkan pengingat tersebut, jadi sebutkan secara terpisah.

Virus tidak melakukan salah satunya sendiri — itulah sebabnya ia tidak dianggap hidup.

Keberagaman: lima kelompok dan ciri khasnya

Tumbuhan: multiseluler; sel mengandung kloroplas dan melakukan fotosintesis; dinding selulosa; karbohidrat disimpan sebagai pati atau sukrosa. Contoh: serealia (jagung) dan polong-polongan herba (kacang polong atau kacang panjang).

Hewan: multiseluler; tanpa kloroplas, tanpa fotosintesis; tanpa dinding sel; biasanya koordinasi saraf dan pergerakan dari satu tempat ke tempat lain; menyimpan karbohidrat sebagai glikogen. Contoh: mamalia (manusia) dan serangga (lalat rumah, nyamuk).

Jamur: tanpa fotosintesis; tubuh biasanya berupa miselium dari benang-benang hifa yang berisi banyak inti sel; beberapa bersel tunggal (ragi); dinding kitin; makan dengan mensekresikan enzim pencernaan ke atas makanan di luar tubuh dan menyerap produknya — nutrisi saprotrof; menyimpan glikogen. Contoh: Mucor (hifa tipikal) dan ragi (bersel tunggal).

Protoctista: organisme mikroskopis bersel tunggal. Amoeba (air kolam) mirip sel hewan; Chlorella memiliki kloroplas dan mirip tumbuhan. Contoh patogenik adalah Plasmodium, yang menyebabkan malaria.

Bakteri: organisme bersel tunggal mikroskopis yang memiliki dinding sel, membran sel, sitoplasma dan plasmid; mereka tidak memiliki inti tetapi memiliki kromosom DNA melingkar. Beberapa melakukan fotosintesis; sebagian besar memperoleh makanan dari organisme hidup atau mati. Contoh: Lactobacillus bulgaricus (berbentuk batang, digunakan untuk membuat yogurt) dan Pneumococcus (berbentuk bulat, menyebabkan pneumonia).

Perbandingan empat arah yang disukai penguji: bahan dinding sel (selulosa / tidak ada / kitin / dinding bakteri), inti (ada / ada / ada / tidak ada), kloroplas (hanya pada tumbuhan dan beberapa protoctista tertentu), karbohidrat cadangan (amilum / glikogen / glikogen / —).

Patogen dan virus

Patogen adalah organisme atau partikel apa pun yang menyebabkan penyakit—spesifikasi mengizinkan jamur, bakteri, protoctista atau virus.

Virus bukan organisme hidup: mereka adalah partikel kecil (lebih kecil dari bakteri), bersifat parasit, dan hanya dapat bereproduksi di dalam sel hidup; mereka tidak memiliki struktur seluler—hanya memiliki mantel protein yang mengandung satu jenis asam nukleat, DNA atau RNA (tidak pernah keduanya). Hafalkan tiga contoh bernama beserta penyakitnya: virus mozaik tembakau (daun tembakau berubah warna—menghambat pembentukan kloroplas), virus influenza (flu) dan HIV (AIDS).

Periksa diri Anda

1. Sebutkan delapan karakteristik yang dimiliki bersama oleh semua organisme hidup.
2. Berikan dua ciri sel tumbuhan yang tidak dimiliki oleh sel hewan.
3. Kelompok manakah yang menyimpan karbohidrat sebagai glikogen, dan manakah yang menyimpannya sebagai amilum?
4. Jelaskan nutrisi saprotrof pada jamur, menggunakan kata-kata hifa, enzim, dan menyerap.
5. Bagaimana materi genetik bakteri berbeda dengan sel tumbuhan?
6. Sebutkan nama protoctista patogen dan penyakit yang ditimbulkannya.
7. Nyatakan tiga alasan mengapa virus tidak diklasifikasikan sebagai organisme hidup.
8. Virus mana yang mencegah pembentukan kloroplas, dan apa hasil yang terlihat secara fisik?

Jawaban: 1 nutrisi, respirasi, ekskresi, respons, pergerakan, pengendalian kondisi internal, reproduksi, pertumbuhan; 2 kloroplas dan dinding sel selulosa; 3 hewan dan jamur menyimpan glikogen; tumbuhan menyimpan amilum (atau sukrosa); 4 jamur mensekresikan enzim pencernaan dari hifanya ke atas bahan makanan mati, lalu menyerap produk organik larut; 5 bakteri tidak memiliki inti—memiliki kromosom DNA melingkar ditambah plasmid—sedangkan sel tumbuhan menyimpan DNA-nya di dalam inti; 6 Plasmodium—malaria; 7 tidak memiliki struktur seluler; bereproduksi hanya di dalam sel hidup; tidak memiliki proses kehidupan sendiri; 8 virus mozaik tembakau—daun berubah warna dengan pola mozaik.

Dari sel hingga sistem

Satu sel menjadi banyak; banyak sel menjadi jaringan, organ, dan sistem; dan setiap sistem menjalankan tiga tugas yang sama—menyerap apa yang dibutuhkan tubuh, memindahkannya ke tempat penggunaannya, dan membuang apa yang tidak boleh disimpan tubuh. Bagian ini merupakan inti Biologi IGCSE: sel dan molekul, bagaimana zat menyeberangi membran, nutrisi pada tumbuhan dan manusia, respirasi, pertukaran gas, transportasi, ekskresi, dan koordinasi.

Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Bagian 2 (pernyataan 2.1–2.95) adalah bagian terbesar dalam kurikulum dan menjadi dasar setiap soal esai di kedua kertas ujian. Pernyataan berakhiran huruf B adalah perluasan sains terpisah (Biologi saja); siswa program ganda mempelajari inti tanpa huruf.

Organisasi dan sel

Organisasi berjalan dari bawah ke atas: organel → sel → jaringan → organ → sistem.

2.5B Sel terspesialisasi berkembang melalui diferensiasi sel; 2.6B sel punca dapat mengganti sel yang rusak — keunggulan: mengobati kondisi seperti kelumpuhan atau leukemia; kerugian: kekhawatiran etis terkait embrio, risiko penolakan, dan pembagian tak terkendali.

Molekul biologi dan enzim

Karbohidrat mengandung C, H, O; protein menambahkan N; lipid adalah C, H, O dengan oksigen jauh lebih sedikit. Molekul besar adalah rantai unit kecil: pati dan glikogen dari gula sederhana, protein dari asam amino, lipid dari asam lemak dan gliserol. 2.9 Uji makanan: glukosa — Benedict (dipanaskan, biru → merah bata); pati — yodium (kuning-coklat → biru-hitam); protein — Biuret (biru → ungu); lemak — emulsi etanol (lapisan putih keruh).

Enzim adalah katalis biologis: mempercepat reaksi metabolik tanpa habis digunakan. Setiap enzim memiliki situs aktif yang harus sesuai dengan substrat. Di atas suhu optimum atau menjauh dari pH optimum, situs aktif berubah bentuk (denaturasi) dan enzim tidak lagi berfungsi. Praktikum 2.12/2.14B mengikuti amilase mencerna pati pada suhu atau pH berbeda dengan yodium.

Pergerakan masuk dan keluar sel

Difusi adalah pergerakan bersih partikel dari konsentrasi tinggi ke rendah (oksigen ke darah). Osmosis adalah difusi air melintasi membran semi-permeabel dari larutan encer ke larutan lebih pekat. Transportasi aktif memindahkan zat melawan gradien menggunakan energi dari respirasi (ion mineral ke sel rambut akar). Laju meningkat dengan rasio luas permukaan terhadap volume, gradien konsentrasi, dan suhu, serta menurun dengan jarak.

Nutrisi

Tumbuhan berbunga. Fotosintesis mengubah energi cahaya menjadi energi kimia yang disimpan dalam glukosa:

Faktor pembatas: konsentrasi karbon dioksida, intensitas cahaya, suhu — masing-masing meningkatkan laju hingga faktor lain membatasi. Ion magnesium membangun klorofil (kekurangan membuat daun menguning); ion nitrat membangun asam amino. 2.23: rumput air menunjukkan evolusi oksigen; uji yodium pada daun untuk pati setelah memblokir cahaya, CO₂ atau klorofil.

Manusia. Pola makan seimbang: karbohidrat, protein, lipid, vitamin A (penglihatan malam), C (jaringan ikat), D (penyerapan kalsium), kalsium (tulang) dan zat besi (hemoglobin), air, serta serat makanan. Kebutuhan energi meningkat seiring aktivitas, pertumbuhan (usia) dan kehamilan. Saluran pencernaan — mulut → kerongkongan → lambung → duodenum dan ileum → kolon dan rektum, dengan pankreas menyuplai enzim — menggerakkan makanan melalui peristaltik. Pencernaan: amilase dan maltase (patmi → glukosa), protease (protein → asam amino), lipase (lipid → asam lemak + gliserol). Lemak hati (dibuat di hati, disimpan di kantung empedu) menetralkan asam lambung dan mengemulsi lipid menjadi tetesan. Dinding ileum melipat membentuk vili: luas permukaan besar, dinding setebal satu sel, jaringan kapiler padat — dirancang untuk penyerapan.

Respirasi dan pertukaran gas

Respirasi melepaskan energi dari glukosa untuk membuat ATP, yang menyediakan energi untuk kontraksi otot, sintesis protein dan transportasi aktif. Aerob: glukosa + oksigen → karbon dioksida + air (persamaan simbol: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O). Anaerob (tanpa oksigen): pada hewan glukosa → asam laktat (energi lebih sedikit, utang oksigen); pada tumbuhan dan ragi glukosa → etanol + karbon dioksida.

Tumbuhan (2.40B–2.45B). Gas bergerak melalui difusi melalui stoma; bentuk daun yang datar, ruang udara, dan permukaan tipis lembap melayani pertukaran gas sebagaimana mereka melayani fotosintesis. Pada siang hari, fotosintisis melebihi respirasi, sehingga neto pertukarannya adalah CO₂ masuk dan O₂ keluar; pada malam hari hanya respirasi yang berlangsung (neto O₂ masuk, CO₂ keluar). Indikator hidrogen-karbonat menunjukkan hal ini: oranye → kuning dengan CO₂ (gelap), oranye → ungu dengan CO₂ lebih sedikit (cahaya terang).

Manusia (2.46–2.50). Toraks: tulang rusuk, otot antartulang rusuk, diafragma, trakea → bronkus → bronkiolus → alveolus, semuanya dalam membran pleura. Menghirup: otot antartulang rusuk dan diafragma berkontraksi, volume dada naik, tekanan turun dan udara mengalir masuk. Merokok merusak alveolus (empisema), menyumbat arteri dan meningkatkan risiko penyakit jantung koroner.

Transportasi

Organisme bersel satu cukup dengan difusi saja — setiap bagian dekat dengan permukaan. Organisme multiseluler memerlukan sistem transportasi.

Tumbuhan. Xilem mengangkut air dan ion mineral dari akar ke daun; floem membawa sukrosa dan asam amino antara daun dan bagian tumbuhan lainnya. B-ekstensi: sel rambut akar menyerap air melalui osmosis; transpirasi adalah penguapan air dari permukaan, sebagian besar melalui stoma, lebih cepat dalam kelembapan rendah, angin kencang, suhu tinggi dan cahaya terang.

Manusia. Darah: plasma (membawa CO₂, makanan tercerna, urea, hormon, panas), sel darah merah (cakram bikonkaf, tanpa inti, penuh dengan hemoglobin — luas permukaan besar dan jalur difusi pendek untuk oksigen), sel darah putih (fagosit menelan patogen; limfosit melepaskan antibodi spesifik), dan keping darah (pembekuan, B-ekstensi; vaksinasi membangun sel memori, B-ekstensi).

Sisi kanan jantung memompa darah ke paru-paru, sisi kiri ke tubuh; olahraga dan adrenalin meningkatkan detak jantung. Arteri membawa darah menjauh dengan tekanan tinggi (dinding tebal, elastis), vena mengembalikannya dengan tekanan rendah (lumen lebar, katup), kapiler menukar materi (dinding setebal satu sel). Faktor risiko untuk penyakit jantung koroner termasuk merokok, diet tinggi lemak dan kurang olahraga.

Ekskresi

Tumbuhan membuang sisa O₂ dan CO₂ melalui stoma. Manusia mengekskresikan CO₂ (paru-paru), urea + air + ion (ginjal — air dan urea juga dalam keringat). B-ekstensi: ginjal memfilter darah di nefron (kapsul Bowman → glomerulus; ultrafiltrasi; reabsorpsi selektif seluruh glukosa di tubulus konvolutus proksimal; reabsorpsi air dari duktus pengumpul di bawah ADH — osmorregulasi). Urin mengandung air, urea dan ion; sistem kemih berjalan ginjal → ureter → kandung kemih → uretra.

Koordinasi dan respons

Homeostasis menjaga lingkungan internal tetap konstan (kandungan air, suhu). Respons terkoordinasi membutuhkan stimulus → reseptor → efektor. Tumbuhan merespons cahaya (fototropisme) dan gravitasi (geotropisme) — tunas tumbuh menuju cahaya, akar ke bawah — dikendalikan oleh auksin yang terkumpul di sisi teduh tunas.

Kontrol saraf bersifat listrik, cepat dan sementara; kontrol hormonal bersifat kimia dalam darah, lebih lambat dan bertahan lebih lama. SPS (otak dan sumsum tulang belakang) terhubung ke organ indera oleh saraf; pada sinaps neurotransmiter meneruskan sinyal antar neuron.

Mata memfokuskan dengan mengubah bentuk lensa (dekat: lebih melengkung) dan merespons cahaya melalui pupil. Kontrol suhu kulit: berkeringat mendinginkan melalui penguapan; vasodilatasi menghilangkan panas; vasokonstriksi menghematnya. Hormon: adrenalin (kelenjar adrenal — fight or flight), insulin (pankreas — menurunkan glukosa darah), testosteron (testes), progesteron dan estrogen (ovarium); B-ekstensi menambahkan ADH (hipofisis), FSH dan LH (hipofisis — siklus menstruasi).

Periksa diri Anda

1. Susunlah berdasarkan ukuran: sel, organ, organel, sistem, jaringan.
2. Sebutkan dua struktur yang dimiliki sel tumbuhan tetapi tidak dimiliki sel hewan, dan satu struktur yang dimiliki sel hewan namun大多数 sel tumbuhan tidak memilikinya.
3. Sebutkan unit-unit kecil penyusun protein, pati, dan lipid.
4. Jelaskan perubahan warna pada uji Benedict, yodium, dan Biuret.
5. Mengapa pemanasan enzim jauh di atas suhu optimal menghentikannya bekerja?
6. Bedakan difusi, osmosis, dan transpor aktif dalam satu kalimat masing-masing.
7. Tulis persamaan simbol setara untuk fotosintesis dan respirasi aerob.
8. Sebutkan dua adaptasi daun untuk fotosintesis dan dua adaptasi alveolus untuk pertukaran gas.
9. Mengapa organisme bersel tunggal dapat bertahan hidup tanpa sistem peredaran darah?
10. Bandingkan arteri, vena, dan kapiler berdasarkan ketebalan dinding, ukuran lumen, dan fungsinya.
11. Uraikan apa yang terjadi pada glukosa, air, dan urea saat cairan mengalir melalui nefron (B).
12. Nyatakan jalur busur refleks, dan berikan satu keunggulan refleks.

Jawaban: 1 organel → sel → jaringan → organ → sistem; 2 dinding selulosa dan kloroplas (dan vakuola permanen besar); sel hewan mengandung banyak mitokondria; 3 asam amino; gula sederhana; asam lemak dan gliserol; 4 Benedict biru → merah bata (dengan glukosa, dipanaskan); yodium kuning-coklat → biru-hitam (dengan pati); Biuret biru → ungu (dengan protein); 5 situs aktif berubah bentuk (denaturasi) sehingga substrat tidak lagi cocok; 6 difusi — pergerakan bersih menurun searah gradien konsentrasi; osmosis — hanya air, melintasi membran semi-permeabel; transpor aktif — melawan gradien, menggunakan energi; 7 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ (cahaya, klorofil); C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O; 8 daun: permukaan lebar datar dan sel palisade padat kloroplas (atau ruang udara/stomata); alveolus: dinding setebal satu sel dan area permukaan sangat luas (permukaan lembap, jaringan kapiler); 9 luas permukaannya besar dibandingkan volumenya, sehingga difusi mencapai setiap bagian dengan cukup cepat; 10 arteri — dinding otot tebal, lumen sempit, membawa darah menjauhi jantung bertekanan tinggi; vena — dinding tipis, lumen lebar, katup, mengembalikan darah bertekanan rendah; kapiler — dinding setebal satu sel, menukar zat; 11 (B) seluruh glukosa diserap kembali secara selektif ke darah di tubulus konvolus proksimal; air diserap kembali dari duktus pengumpul (dikendalikan oleh ADH); urea tidak diserap kembali dan keluar bersama urine dengan air dan ion; 12 rangsangan → reseptor → neuron sensorik → neuron relai (SPP) → neuron motorik → efektor; refleks cepat dan otomatis, melindungi tubuh sebelum terjadi kerusakan.

Menurunkan warisan genetik

Setiap makhluk hidup memiliki satu kesempatan untuk menurunkan genetiknya. Bunga melakukannya melalui kelopak dan serbuk sari, manusia melalui gamet dan siklus hormon — dan paket informasi yang diturunkan adalah kromosom, yang dikocok oleh meiosis dan direkombinasi saat pembuahan. Bagian ini mencakup mulai dari struktur bunga hingga persilangan monohibrid, dari burung finch Darwin hingga bakteri resisten antibiotik.

Edexcel International GCSE Biologi 4BI1, Bagian 3 (pernyataan 3.1–3.39) adalah bagian genetika dan reproduksi. Persilangan dan silsilah memberikan nilai yang andal bagi siswa yang menyusun diagram genetika dengan benar.

Reproduksi

Reproduksi seksual memerlukan dua gamet; keturunannya berbeda secara genetik. Reproduksi aseksual memerlukan satu induk; keturunannya adalah klon identik secara genetik.

Tumbuhan berbunga. Bunga penyerbukan serangga memiliki kelopak berwarna cerah, aroma, dan nektar; bunga penyerbukan angin berukuran kecil dan hijau, dengan serbuk sari halus ringan dalam jumlah besar, benang sari menggantung di luar, dan putik berbentuk bulu.

Setelah penyerbukan, butir serbuk sari tumbuh tabung serbuk sari menuju bakal biji; pembuahan mengikuti, dan bakal biji menjadi biji sementara bakal buah menjadi buah. Biji yang sedang berkecaph hidup dari cadangan makanan yang tersimpan sampai tunas mampu melakukan fotosintesis. Tumbuhan bereproduksi aseksual melalui tunas merambat dan secara buatan melalui stek.

Manusia. Siklus menstruasi: FSH mematangkan sel telur di ovarium; folikel matang melepaskan oestrogen, yang menebalkan dinding rahim dan memicu lonjakan LH yang menyebabkan ovulasi pada hari ke-14; folikel kosong berubah menjadi korpus luteum yang melepaskan progesteron, mempertahankan ketebalan dinding rahim hingga hari ke-28, ketika penurunan kadar hormon memicu menstruasi (B: FSH dan LH dari hipofisis).

Plasenta menyuplai embrio dengan oksigen dan nutrisi serta membuang sisa metabolisme; cairan amnion melindunginya. Oestrogen dan testosteron mendorong perkembangan karakteristik seksual sekunder.

Pewarisan (Inheritance)

Genom adalah seluruh DNA organisme; gen adalah bagian molekul DNA yang mengkodekan satu protein. Gen terletak pada kromosom di dalam inti sel. (B) DNA adalah heliks ganda dengan pasangan basa — A–T dan C–G; RNA untai tunggal dengan U menggantikan T. (B) Sintesis protein: transkripsi menyalin gen ke mRNA di inti sel; terjemahan di ribosom membaca kodon, masing-masing cocok dengan antikodon tRNA yang membawa asam amino, membentuk rantai.

Alel adalah bentuk alternatif dari sebuah gen. Kosakata: dominan (muncul jika satu salinan ada), resesif (membutuhkan dua salinan), homozigot, heterozigot, genotipe, fenotipe; (B) kodominansi — kedua alel terekspresi. Sebagian besar sifat bersifat poligenik, bukan gen tunggal.

Persilangan monohibrida, disusun untuk mendapatkan nilai penuh: genotipe orang tua → gamet → kotak Punnett → rasio fenotipe.

Pemeriksaan contoh kerja. Fibrosis kistik (cf, resesif): kedua orang tua heterozigot Cc × Cc. Gamet C atau c. Anak CC, Cc, Cc, cc — 3 tidak terpengaruh : 1 terpengaruh; peluang 1-dari-4 per anak, peluang yang sama untuk setiap anak.

Penentuan jenis kelamin: XX perempuan, XY laki-laki. Ibu selalu memberikan X; ayah memberikan X atau Y — diagram genetik gamet X×X, X×Y menghasilkan 1:1 perempuan:laki-laki, dan gamet ayah menentukan jenis kelamin.

Mitosis menghasilkan dua sel dengan kromosom identik — pertumbuhan, perbaikan, kloning, reproduksi aseksual. Meiosis menghasilkan empat gamet haploid yang berbeda secara genetik (diploid manusia 46 → haploid 23), dan pembuahan acak antara sperma dan sel telur apa pun menciptakan variasi lebih lanjut.

Variasi bisa bersifat genetik, lingkungan, atau keduanya. Mutasi adalah perubahan langka dan acak pada DNA yang dapat diwariskan — sebagian besar tidak berbahaya, kadang signifikan (B: basa yang berubah dapat mengubah satu asam amino dan bentuk protein); radiasi pengion dan mutagen kimia seperti zat tembakau meningkatkan laju mutasi.

Evolusi

Seleksi alam Darwin, langkah demi langkah: organisme menghasilkan lebih banyak keturunan daripada yang bertahan hidup; variasi ada dalam spesies; individu dengan karakteristik paling sesuai dengan lingkungan bertahan hidup dan bereproduksi, mewariskan alel tersebut; selama generasi, karakteristik menguntungkan menjadi lebih umum.

Resistensi antibiotik adalah seleksi yang bekerja: mutasi acak membuat satu bakteri resisten; antibiotik membunuh mayoritas yang tidak resisten; bakteri resisten bertahan dan bereproduksi — menyelesaikan Courses antibiotik dan menghindari penggunaan berlebihan memperlambat penyebaran, dan infeksi resisten sulit dikendalikan.

Periksa diri Anda

1. Sebutkan dua perbedaan antara reproduksi seksual dan aseksual.
2. Sebutkan dua adaptasi bunga penyerbukan angin.
3. Apa yang terjadi setelah tabung sari mencapai bakal biji?
4. Hormon apa yang mengalami lonjakan pada hari ke-14, dan apa yang ditimbulkannya?
5. Definisikan gen, alel, dan genom.
6. (B) Sebutkan basa yang menggantikan timin pada RNA, dan di mana terjemahan terjadi.
7. Persilangkan Cc × cc dan berikan rasio fenotipe.
8. Mengapa gamet ayah menentukan jenis kelamin anak?
9. Sebutkan dua perbedaan antara mitosis dan meiosis.
10. Jelaskan resistensi antibiotik melalui seleksi alam dalam tiga langkah.

Jawaban: 1 seksual — dua orang tua, keturunan berbeda secara genetik; aseksual — satu orang tua, keturunan identik secara genetik; 2 serbuk sari halus berwarna terang dalam jumlah besar; benang sari menjuntai di luar bunga dengan putik berbulu (kelopak kecil kusam, tidak ada nektar); 3 gamet jantan menyatu dengan sel telur bakal biji — pembuahan; bakal biji menjadi biji dan bakal buah menjadi buah; 4 LH — ovulasi (pelepasan sel telur); 5 gen — segmen DNA yang mengkode satu protein; alel — bentuk alternatif dari suatu gen; genom — seluruh DNA organisme; 6 (B) urasil; pada ribosom; 7 gamet C, c dan c, c → Cc, Cc, cc, cc — 1 tidak terpengaruh : 1 terpengaruh; 8 sel telur ibu selalu membawa X; sperma membawa X atau Y, sehingga XX (perempuan) atau XY (laki-laki) bergantung pada sperma; 9 mitosis — dua sel, identik, jumlah kromosom sama (diploid), untuk pertumbuhan/perbaikan/reproduksi aseksual; meiosis — empat sel, berbeda secara genetik, setengah jumlah (haploid), untuk gamet; 10 mutasi memberikan salah satu bakteri resistensi; antibiotik membunuh bakteri non-resisten; bakteri yang resisten bertahan hidup dan bereproduksi, sehingga resistensi menyebar.

Siapa tinggal di mana, dan apa memakan siapa

Danau menyimpan lebih dari sekadar air: populasi yang saling memangsa, mendaur ulang karbon dan nitrogen, serta merespons — terkadang secara katastrofik — terhadap apa yang ditambahkan manusia. Ekologi mengajukan empat pertanyaan: siapa tinggal di sini (populasi, komunitas, habitat, ekosistem), siapa memakan siapa (rantai makanan, jaring-jaring makanan, piramida), apa yang beredar (daur karbon dan nitrogen), dan apa yang kita lakukan padanya (polusi, gas rumah kaca, eutrofikasi, deforestasi).

Edexcel International GCSE Biologi 4BI1, Bagian 4 (pernyataan 4.1–4.18B) menghargai definisi presisi dan siklus karbon yang digambar dari hafalan.

Organisme dalam lingkungan

Populasi adalah semua organisme dari satu spesies dalam habitat; komunitas adalah semua populasi dalam habitat tersebut; habitat adalah tempatnya; ekosistem adalah komunitas ditambah lingkungannya yang tak hidup. Ukuran populasi ditentukan oleh faktor abiotik (cahaya, air, suhu) dan faktor biotik (makanan, predator, penyakit, kompetisi). Praktikum kuadrat memperkirakan ukuran populasi (rata-rata per kuadrat × luas total ÷ luas kuadrat), dan (B) kuadrat sepanjang transek menunjukkan distribusi dan keanekaragaman hayati.

Hubungan pemakanan

Produsen (tumbuhan) menangkap energi cahaya; konsumen primer memakan produsen; konsumen sekunder dan tersier mengikuti; dekomposer menguraikan materi mati. Panah dalam rantai makanan mengarah dari yang dimakan ke pemakan — arah aliran energi. Piramida jumlah dapat terbalik (satu pohon, banyak serangga), tetapi piramida biomassa dan transfer energi selalu menyempit ke atas — karena hanya sekitar 10 % energi di satu tingkat yang diteruskan ke tingkat berikutnya: sisanya hilang dalam respirasi, pergerakan, ekskresi, dan sebagai panas.

Siklus dalam ekosistem

Karbon: fotosintesis menghilangkan CO₂ dari udara; pemakanan mentransfer karbon sepanjang rantai; respirasi (semua organisme) dan dekomposisi mengembalikannya; pembakaran bahan bakar fosil melepaskan karbon yang tersimpan selama jutaan tahun.

(B) Nitrogen: bakteri pengikat nitrogen membuat senyawa nitrogen dari N₂ atmosfer; dekomposer menguraikan materi mati menjadi amonia; bakteri nitrifikasi mengubah amonia menjadi nitrat yang diserap tumbuhan; bakteri denitrifikasi mengembalikan nitrogen ke udara.

Pengaruh manusia

Polusi udara: sulfur dioksida larut dalam hujan membentuk hujan asam (merusak daun, danau, bangunan); karbon monoksida mengikat hemoglobin, mengurangi oksigen yang dapat dibawa darah. Gas rumah kaca — uap air, karbon dioksida, oksida nitrous, metana, dan CFC — memerangkap radiasi keluar; pembakaran bahan bakar fosil, deforestasi, pertanian, dan industri menambahkannya, menebalkan selimut (efek rumah kaca ditingkatkan), membawa pemanasan global dengan naiknya permukaan laut dan pergeseran iklim. Limbah domestik dalam air memberi makan mikroba yang mengonsumsi oksigen. Eutrofikasi: pupuk mencucuk ke dalam air, alga mekar, mati, dan dekomporter menyita oksigen — ikan tersedak.

(B) Deforestasi menghilangkan akar dan kanopi: hujan mencuci mineral tanah, tanah terkikis, evapotranspirasi menurun (kurang awan dan hujan), dan karbon tersimpan kembali ke udara, menyeimbangkan gas atmosfer.

Periksa diri Anda

1. Definisikan populasi, komunitas, habitat dan ekosistem.
2. Mengapa piramida jumlah dapat terbalik sementara piramida biomassa tidak?
3. Jelaskan mengapa hanya sekitar 10 % energi yang berpindah antar tingkat trofik.
4. Sebutkan empat proses dalam siklus karbon.
5. (B) Bakteri manakah yang mengonversi amonia menjadi nitrat, dan mana yang mengembalikan nitrogen ke udara?
6. Mengapa karbon monoksida membunuh?
7. Sebutkan lima gas rumah kaca.
8. Deskripsikan urutan eutrofikasi dalam empat langkah.
9. (B) Berikan dua konsekuensi deforestasi bagi siklus karbon dan dua bagi tanah.

Jawaban: 1 populasi — seluruh organisme satu spesies di suatu habitat; komunitas — seluruh populasi di suatu habitat; habitat — tempat organisme hidup; ekosistem — komunitas beserta lingkungannya; 2 jumlah menghitung individu — satu pohon besar dapat memakan banyak serangga, membalikkan bentuknya — sementara biomassa mengukur total massa, yang selalu menurun pada setiap tingkat; 3 energi hilang pada setiap tahap melalui respirasi (panas), pergerakan, dan pembuangan/ekskresi bagian yang tidak dimakan; 4 fotosintesis, respirasi, dekomposisi, pembakaran; 5 (B) bakteri nitrifikasi; bakteri denitrifikasi; 6 mengikat hemoglobin lebih kuat daripada oksigen, sehingga darah membawa lebih sedikit oksigen ke jaringan; 7 uap air, karbon dioksida, oksida nitrous, metana, CFCs; 8 pupuk masuk ke air → pertumbuhan alga → alga mati dan dekomposer berkembang biak → dekomposer berespirasi, menggunakan oksigen, sehingga ikan dan organisme lain mati; 9 (B) karbon: lebih sedikit pohon berfotosintesis, dan pembakaran/komaksi melepaskan karbon yang tersimpan; tanah: pencucian mineral dan erosi tanpa akar, dengan penguapan transpirasi yang lebih sedikit.

Menggunakan makhluk hidup untuk makanan dan pengobatan

Roti mengembang, yoghurt menebal, insulin menyelamatkan jiwa — semua merupakan produk organisme yang dimanfaatkan. Bagian terakhir ini membahas bagaimana manusia meningkatkan hasil panen (rumah kaca, pupuk, pengendalian hama), menumbuhkan mikroorganisme dalam skala besar (fermenter industri), dan mengubah organisme secara sengaja: pemuliaan seleksi, modifikasi genetik, dan kloning.

Edexcel International GCSE Biologi 4BI1, Bagian 5 (pernyataan 5.1–5.20B) melengkapi kurikulum. Pernyataan dengan suffiks B (budidaya ikan, mikroprogagasi, kloning mamalia) adalah khusus Biologi saja.

Produksi pangan

Tanaman tanaman. Ruang kaca dan terowongan polietilen menjebak panas dan melindungi tanaman, memungkinkan petani mengendalikan cahaya, suhu, CO₂ dan air; meningkatkan CO₂ dan suhu mendekati optimum akan meningkatkan laju fotosintesis dan hasil panen. Pupuk mengganti ion mineral (nitrat untuk asam amino, magnesium untuk klorofil) yang hilang dari tanah dengan setiap panen. Pengendalian hama: pestisida membunuh hama dengan cepat dan tuntas namun berisiko bioakumulasi, merusak spesies lain dan meninggalkan residu; pengendalian hayati (memperkenalkan predator hama) berkelanjutan dan spesifik tetapi lambat dan kurang terkendali jika spesies pengendali itu sendiri menyebar.

Mikroorganisme. Ragi memfermentasi gula: secara anaerob menghasilkan karbon dioksida (yang membuat roti mengembang) dan etanol; Lactobacillus mengubah gula susu menjadi asam laktat, membuat yoghurt menebal. Fermenter industri menjaga mikroorganisme tetap pada kondisi optimal: tindakan aseptis (tanpa kontaminasi), nutrisi, suhu dan pH optimal, aerasi (pasokan udara untuk kultur aerob) dan pengadukan (mengaduk menyebarkan panas dan nutrisi secara merata).

(B) Budidaya ikan menyediakan protein secara efisien: pertahankan kualitas air, kontrol predasi (intraspesifik — antar ikan — dan interspesifik), kontrol penyakit, buang limbah, kontrol kualitas dan frekuensi pemberian makan, serta lakukan pemuliaan seleksi strain yang tumbuh cepat.

Pembiakan terpilih

Pilih orang tua dengan karakteristik yang diinginkan → kawinkan → pilih keturunan terbaik → ulangi selama beberapa generasi. Hal ini mengembangkan tanaman dengan hasil panen lebih tinggi, ketahanan penyakit atau daya tahan, dan hewan dengan lebih banyak daging, susu atau sifat jinak — tetapi menyempitkan keragaman gen, meningkatkan kerentanan terhadap penyakit, dan memerlukan banyak generasi.

Modifikasi genetik (rekayasa genetika)

Enzim restriksi memotong DNA pada situs spesifik; ligase menyatukan potongan-potongan DNA. Plasmid (atau virus) berfungsi sebagai vektor: gen insulin manusia dipotong, dimasukkan ke dalam plasmid yang terbuka, dan DNA rekombinan diserap oleh bakteri, yang kemudian berbiak di dalam fermenter untuk menghasilkan insulin manusia. Tanaman GM dapat tahan terhadap hama atau herbisida, atau memproduksi lebih banyak makanan. Organisme yang menerima gen dari spesies berbeda disebut transgenik.

Kloning (B)

Mikropropagasi (kultur jaringan): sebuah eksplan kecil dibiakkan in vitro pada media nutrisi dengan hormon pertumbuhan, menghasilkan anak tanaman yang ident secara genetik — jumlah komersial tanaman dengan karakteristik yang diinginkan, bebas penyakit, dan tumbuh cepat. Kloning mamalia: nukleus diploid dari sel matang dimasukkan ke dalam sel telur yang telah dibuang intinya (inti aslinya dihilangkan); sel tersebut membelah menjadi embrio yang ditempatkan pada ibu pengganti — Dolly domba. Hewan transgenik hasil kloning dapat menghasilkan protein manusia dalam susu mereka.

Periksa diri Anda

1. Sebutkan dua cara rumah kaca meningkatkan hasil panen.
2. Nyatakan satu keuntungan dan satu kerugian pengendalian biologis.
3. Mengapa Lactobacillus mengentalkan susu?
4. Sebutkan lima kondisi yang dijaga oleh fermenter.
5. (B) Sebutkan dua metode pengendalian predator dalam budidaya ikan.
6. Sebutkan dua kekurangan seleksi buatan.
7. Sebutkan enzim yang memotong DNA dan enzim yang menyatukannya.
8. Apa itu vektor dalam rekayasa genetika?
9. Jelaskan mengapa bakteri dengan gen insulin manusia berguna sebagai obat.
10. (B) Uraikan tahap-tahap kloning mamalia.

Jawaban: 1 Menangkap panas di suhu optimum; CO₂, cahaya, dan air dikendalikan (dua saja); 2 Keuntungan — berkelanjutan, tidak ada residu; kerugian — lambat, dan spesies pengendali mungkin menyebar; 3 Mengubah laktosa menjadi asam laktat, yang menggumpalkan protein susu; 4 kondisi aseptis, nutrisi, suhu dan pH optimum, oksigenasi, pengadukan; 5 (B) kandang jaring untuk mencegah predator antar-spesies; kepadatan stocking lebih rendah untuk mencegah predator intra-spesies; 6 menyempitkan keragaman gen, sehingga penyakit mudah menyebar; memerlukan banyak generasi.

Jawaban lanjutan: 7 Enzim restriksi memotong; ligase menyatu; 8 plasmid atau virus yang membawa DNA rekombinan ke dalam sel; 9 mereka berkembang biak cepat di fermenter, mensekresi insulin manusia — aman dan diproduksi dalam skala besar; 10 (B) Nukleus diploid dari sel matang → sel telur tanpa inti → membelah menjadi embrio → ditransplantasikan ke ibu pengganti.