ATOM

Ø ATOM

Atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral (kecuali pada inti atom Hidrogen-1, yang tidak memiliki neutron). Elektron-elektron pada sebuah atom terikat pada inti atom oleh gaya elektromagnetik. Sekumpulan atom demikian pula dapat berikatan satu sama lainnya, dan membentuk sebuah molekul. Atom yang mengandung jumlah proton dan elektron yang sama bersifat netral, sedangkan yang mengandung jumlah proton dan elektron yang berbeda bersifat positif atau negatif dan disebut sebagai ion. Atom dikelompokkan berdasarkan jumlah proton dan neutron yang terdapat pada inti atom tersebut. Jumlah proton pada atom menentukan unsur kimia atom tersebut, dan jumlah neutron menentukan isotop unsur tersebut.

Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (ἄτομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi. Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

Ø KOMPONEN-KOMPONEN ATOM

1.     Partikel subatom

Walaupun awalnya kata atom berarti suatu partikel yang tidak dapat dipotong-potong lagi menjadi partikel yang lebih kecil, dalam terminologi ilmu pengetahuan modern, atom tersusun atas berbagai partikel subatom. Partikel-partikel penyusun atom ini adalah elektron, proton, dan neutron. Namun hidrogen-1 tidak mempunyai neutron. Demikian pula halnya pada ion hidrogen positif H+.

Dari kesemua partikel subatom ini, elektron adalah yang paling ringan, dengan massa elektron sebesar 9,11 × 10−31 kg dan mempunyai muatan negatif. Ukuran elektron sangatlah kecil sedemikiannya tiada teknik pengukuran yang dapat digunakan untuk mengukur ukurannya.Proton memiliki muatan positif dan massa 1.836 kali lebih berat daripada elektron (1,6726 × 10−27 kg). Neutron tidak bermuatan listrik dan bermassa bebas 1.839 kali massa elektronatau (1,6929 × 10−27 kg).

2.     Inti atom

Inti atom terdiri atas proton dan neutron yang terikat bersama pada pusat atom. Secara kolektif, proton dan neutron tersebut disebut sebagai nukleon (partikel penyusun inti). Diameter inti atom berkisar antara 10−15 hingga 10−14m. Jari-jari inti diperkirakan sama dengan   fm, dengan A adalah jumlah nukleon. Hal ini sangatlah kecil dibandingkan dengan jari-jari atom. Nukleon-nukleon tersebut terikat bersama oleh gaya tarik-menarik potensial yang disebut gaya kuat residual. Pada jarak lebih kecil daripada 2,5 fm, gaya ini lebih kuat daripada gaya elektrostatik yang menyebabkan proton saling tolak menolak.

Atom dari unsur kimia yang sama memiliki jumlah proton yang sama, disebut nomor atom. Suatu unsur dapat memiliki jumlah neutron yang bervariasi. Variasi ini disebut sebagai isotop. Jumlah proton dan neutron suatu atom akan menentukan nuklida atom tersebut, sedangkan jumlah neutron relatif terhadap jumlah proton akan menentukan stabilitas inti atom, dengan isotop unsur tertentu akan menjalankan peluruhan radioaktif.

Neutron dan proton adalah dua jenis fermion yang berbeda. Asas pengecualian Pauli melarang adanya keberadaan fermion yang identik (seperti misalnya proton berganda) menduduki suatu keadaan fisik kuantum yang sama pada waktu yang sama. Oleh karena itu, setiap proton dalam inti atom harusnya menduduki keadaan kuantum yang berbeda dengan aras energinya masing-masing. Asas Pauli ini juga berlaku untuk neutron. Pelarangan ini tidak berlaku bagi proton dan neutron yang menduduki keadaan kuantum yang sama.

3.     Awan elektron

Elektron dalam suatu atom ditarik oleh proton dalam inti atom melalui gaya elektromagnetik. Gaya ini mengikat elektron dalam sumur potensi elektrostatik di sekitar inti. Hal ini berarti bahwa energi luar diperlukan agar elektron dapat lolos dari atom. Semakin dekat suatu elektron dalam inti, semakin besar gaya atraksinya, sehingga elektron yang berada dekat dengan pusat sumur potensi memerlukan energi yang lebih besar untuk lolos.

Elektron, sama seperti partikel lainnya, memiliki sifat seperti partikel maupun seperti gelombang (dualisme gelombang-partikel). Awan elektron adalah suatu daerah dalam sumur potensi di mana tiap-tiap elektron menghasilkan sejenis gelombang diam (yaitu gelombang yang tidak bergerak relatif terhadap inti) tiga dimensi. Perilaku ini ditentukan oleh orbital atom, yakni suatu fungsi matematika yang menghitung probabilitas suatu elektron akan muncul pada suatu lokasi tertentu ketika posisinya diukur. Hanya akan ada satu himpunan orbital tertentu yang berada disekitar inti, karena pola-pola gelombang lainnya akan dengan cepat meluruh menjadi bentuk yang lebih stabil.

Tiap-tiap orbital atom berkoresponden terhadap aras energi elektron tertentu. Elektron dapat berubah keadaannya ke aras energi yang lebih tinggi dengan menyerap sebuah foton. Selain dapat naik menuju aras energi yang lebih tinggi, suatu elektron dapat pula turun ke keadaan energi yang lebih rendah dengan memancarkan energi yang berlebih sebagai foton.

Energi yang diperlukan untuk melepaskan ataupun menambah satu elektron (energi pengikatan elektron) adalah lebih kecil daripada energi pengikatan nukleon. Sebagai contohnya, hanya diperlukan 13,6 eV untuk melepaskan elektron dari atom hidrogen. Bandingkan dengan energi sebesar 2,3 MeV yang diperlukan untuk memecah inti deuterium. Atom bermuatan listrik netral oleh karena jumlah proton dan elektronnya yang sama. Atom yang kekurangan ataupun kelebihan elektron disebut sebagai ion. Elektron yang terletak paling luar dari inti dapat ditransfer ataupun dibagi ke atom terdekat lainnya. Dengan cara inilah, atom dapat saling berikatan membentuk molekul.

Ø SIFAT-SIFAT ATOM

1)    Sifat-sifat nuklir

Berdasarkan definisi, dua atom dengan jumlah proton yang identik dalam intinya termasuk ke dalam unsur kimia yang sama. Atom dengan jumlah proton sama namun dengan jumlah neutron berbeda adalah dua isotop berbeda dari satu unsur yang sama.

2)    Massa

Karena mayoritas massa atom berasal dari proton dan neutron, jumlah keseluruhan partikel ini dalam atom disebut sebagai nomor massa. Massa atom pada keadaan diam sering diekspresikan menggunakan satuan massa atom (u) yang juga disebut dalton (Da). Satuan ini didefinisikan sebagai seperduabelas massa atom karbon-12 netral, yang kira-kira sebesar 1,66 × 10−27 kg. Hidrogen-1 yang merupakan isotop teringan hidrogen memiliki bobot atom 1,007825 u. Atom memiliki massa yang kira-kira sama dengan nomor massanya dikalikan satuan massa atom. Atom stabil yang paling berat adalah timbal-208, dengan massa sebesar 207,9766521 u.

Para kimiawan biasanya menggunakan satuan mol untuk menyatakan jumlah atom. Satu mol didefinisikan sebagai jumlah atom yang terdapat pada 12 gram persis karbon-12. Jumlah ini adalah sekitar 6,022 × 1023, yang dikenal pula dengan nama tetapan Avogadro. Dengan demikian suatu unsur dengan massa atom 1 u akan memiliki satu mol atom yang bermassa 0,001 kg. Sebagai contohnya, Karbon memiliki massa atom 12 u, sehingga satu mol karbon atom memiliki massa 0,012 kg.

3)    Ukuran

Atom tidak memiliki batasan luar yang jelas, sehingga dimensi atom biasanya dideskripsikan sebagai jarak antara dua inti atom ketika dua atom bergabung bersama dalamikatan kimia. Jari-jari ini bervariasi tergantung pada jenis atom, jenis ikatan yang terlibat, jumlah atom di sekitarnya, dan spin atom. Pada tabel periodik unsur-unsur, jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya periode (atas ke bawah). Sebaliknya jari-jari atom akan cenderung meningkat seiring dengan menurunnya nomor golongan (kanan ke kiri). Oleh karena itu, atom yang terkecil adalah helium dengan jari-jari 32 pm, manakala yang terbesar adalah sesium dengan jari-jari 225 pm. Dimensi ini ribuan kali lebih kecil daripada gelombang cahaya (400–700 nm), sehingga atom tidak dapat dilihat menggunakan mikroskop optik biasa. Namun, atom dapat dipantau menggunakan mikroskop gaya atom.

Ukuran atom sangatlah kecil, sedemikian kecilnya lebar satu helai rambut dapat menampung sekitar 1 juta atom karbon. Satu tetes air pula mengandung sekitar 2 × 1021atom oksigen. Intan satu karat dengan massa 2 × 10-4 kg mengandung sekitar 1022 atom karbon.Jika sebuah apel diperbesar sampai seukuran besarnya Bumi, maka atom dalam apel tersebut akan terlihat sebesar ukuran apel awal tersebut.

4)    Peluruhan radioaktif

Setiap unsur mempunyai satu atau lebih isotop berinti tak stabil yang akan mengalami peluruhan radioaktif, menyebabkan inti melepaskan partikel ataupun radiasi elektromagnetik. Radioaktivitas dapat terjadi ketika jari-jari inti sangat besar dibandingkan dengan jari-jari gaya kuat (hanya bekerja pada jarak sekitar 1 fm).

5)    Momen magnetik

Setiap partikel elementer mempunyai sifat mekanika kuantum intrinsik yang dikenal dengan nama spin. Spin beranalogi dengan momentum sudut suatu objek yang berputar pada pusat massanya, walaupun secara kaku partikel tidaklah berperilaku seperti ini. Spin diukur dalam satuan tetapan Planck tereduksi (ħ), dengan elektron, proton, dan neutron semuanya memiliki spin ½ ħ, atau "spin-½". Dalam atom, elektron yang bergerak di sekitar inti atom selain memiliki spin juga memiliki momentum sudut orbital, manakala inti atom memiliki momentum sudut pula oleh karena spin nuklirnya sendiri.

Medan magnet yang dihasilkan oleh suatu atom (disebut momen magnetik) ditentukan oleh kombinasi berbagai macam momentum sudut ini. Namun, kontribusi yang terbesar tetap berasal dari spin. Oleh karena elektron mematuhi asas pengecualian Pauli, yakni tiada dua elektron yang dapat ditemukan pada keadaan kuantum yang sama, pasangan elektron yang terikat satu sama lainnya memiliki spin yang berlawanan, dengan satu berspin naik, dan yang satunya lagi berspin turun. Kedua spin yang berlawanan ini akan saling menetralkan, sehingga momen dipol magnetik totalnya menjadi nol pada beberapa atom berjumlah elektron genap.

Pada atom berelektron ganjil seperti besi, adanya keberadaan elektron yang tak berpasangan menyebabkan atom tersebut bersifat feromagnetik. Orbital-orbital atom di sekeliling atom tersebut saling bertumpang tindih dan penurunan keadaan energi dicapai ketika spin elektron yang tak berpasangan tersusun saling berjajar. Proses ini disebut sebagai interaksi pertukaran. Ketika momen magnetik atom feromagnetik tersusun berjajaran, bahan yang tersusun oleh atom ini dapat menghasilkan medan makroskopis yang dapat dideteksi. Bahan-bahan yang bersifat paramagnetik memiliki atom dengan momen magnetik yang tersusun acak, sehingga tiada medan magnet yang dihasilkan. Namun, momen magnetik tiap-tiap atom individu tersebut akan tersusun berjajar ketika diberikan medan magnet.

Inti atom juga dapat memiliki spin. Biasanya spin inti tersusun secara acak oleh karena kesetimbangan termal. Namun, untuk unsur-unsur tertentu (seperti xenon-129), adalah mungkin untuk memolarisasi keadaan spin nuklir secara signifikan sehingga spin-spin tersebut tersusun berjajar dengan arah yang sama. Kondisi ini disebut sebagai hiperpolarisasi. Fenomena ini memiliki aplikasi yang penting dalam pencitraan resonansi magnetik.

6)    Aras-aras energi

Ketika suatu elektron terikat pada sebuah atom, ia memiliki energi potensial yang berbanding terbalik terhadap jarak elektron terhadap inti. Hal ini diukur oleh besarnya energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari atom dan biasanya diekspresikan dengan satuan elektronvolt (eV). Dalam model mekanika kuantum, elektron-elektron yang terikat hanya dapat menduduki satu set keadaan yang berpusat pada inti, dan tiap-tiap keadaan berkorespondensi terhadap aras energi tertentu. Keadaan energi terendah suatu elektron yang terikat disebut sebagai keadaan dasar, manakala keadaan energi yang lebih tinggi disebut sebagai keadaan tereksitasi.

Agar suatu elektron dapat meloncat dari satu keadaan ke keadaan lainnya, ia haruslah menyerap ataupun memancarkan foton pada energi yang sesuai dengan perbedaan energi potensial antar dua aras tersebut. Energi foton yang dipancarkan adalah sebanding dengan frekuensinya. Tiap-tiap unsur memiliki spektrum karakteristiknya masing-masing. Hal ini bergantung pada muatan inti, subkelopak yang terisi dengan elektron, interaksi elektromagnetik antar elektron, dan faktor-faktor lainnya.

Ketika suatu spektrum energi yang berkelanjutan dipancarkan melalui suatu gas ataupun plasma, beberapa foton diserap oleh atom, menyebabkan elektron berpindah aras energi. Elektron yang tereksitasi akan secara spontan memancarkan energi ini sebagai foton dan jatuh kembali ke aras energi yang lebih rendah. Oleh karena itu, atom berperilaku seperti bahan penyaring yang akan membentuk sederetan pita absorpsi. Pengukuran spektroskopi terhadap kekuatan dan lebar pita spektrum mengijinkan penentuan komposisi dan sifat-sifat fisika suatu zat.

Pemantauan cermat pada garis-garis spektrum menunjukkan bahwa beberapa memperlihatkan adanya pemisahan halus. Hal ini terjadi karena kopling spin-orbit yang merupakan interaksi antara spin dengan gerak elektron terluar. Ketika suatu atom berada dalam medan magnet eksternal, garis-garis spektrum terpisah menjadi tiga atau lebih komponen. Hal ini disebut sebagai efek Zeeman. Efek Zeeman disebabkan oleh interaksi medan magnet dengan momen magnetik atom dan elektronnya. Beberapa atom dapat memiliki banyak konfigurasi elektron dengan aras energi yang sama, sehingga akan tampak sebagai satu garis spektrum. Interaksi medan magnet dengan atom akan menggeser konfigurasi-konfigurasi elektron menuju aras energi yang sedikit berbeda, menyebabkan garis spektrum berganda. Keberadaan medan listrik eksternal dapat menyebabkan pemisahan dan pergeseran garis spektrum dengan mengubah aras energi elektron. Fenomena ini disebut sebagai efek Stark.

  

7)    Valensi dan perilaku ikatan

Kelopak atau kulit elektron terluar suatu atom dalam keadaan yang tak terkombinasi disebut sebagai kelopak valensi dan elektron dalam kelopak tersebut disebut elektron valensi. Jumlah elektron valensi menentukan perilaku ikatan atom tersebut dengan atom lainnya. Atom cenderung bereaksi dengan satu sama lainnya melalui pengisian (ataupun pengosongan) elektron valensi terluar atom. Ikatan kimia dapat dilihat sebagai transfer elektron dari satu atom ke atom lainnya, seperti yang terpantau pada natrium klorida dan garam-garam ionik lainnya. Namun, banyak pula unsur yang menunjukkan perilaku valensi berganda, atau kecenderungan membagi elektron dengan jumlah yang berbeda pada senyawa yang berbeda. Sehingga, ikatan kimia antara unsur-unsur ini cenderung berupa pembagian elektron daripada transfer elektron. Contohnya meliputi unsur karbon dalam senyawa organik.

Unsur-unsur kimia sering ditampilkan dalam tabel periodik yang menampilkan sifat-sifat kimia suatu unsur yang berpola. Unsur-unsur dengan jumlah elektron valensi yang sama dikelompokkan secara vertikel (disebut golongan). Unsur-unsur pada bagian terkanan tabel memiliki kelopak terluarnya terisi penuh, menyebabkan unsur-unsur tersebut cenderung bersifat inert (gas mulia).

8)    Keadaan

Sejumlah atom ditemukan dalam keadaan materi yang berbeda-beda tergantung pada kondisi fisik benda, yakni suhu dan tekanan. Dengan mengubah kondisi tersebut, materi dapat berubah-ubah menjadi bentuk padat, cair, gas, dan plasma. Dalam tiap-tiap keadaan tersebut pula materi dapat memiliki berbagai fase. Sebagai contohnya pada karbon padat, ia dapat berupa grafit maupun intan.

Pada suhu mendekati nol mutlak, atom dapat membentuk kondensat Bose-Einstein, di mana efek-efek mekanika kuantum yang biasanya hanya terpantau pada skala atom terpantau secara makroskopis. Kumpulan atom-atom yang dilewat-dinginkan ini berperilaku seperti satu atom super.

Ø SUMBER

http://id.wikipedia.org/wiki/Atom

ILMU BIOLOGI

Ø ILMU BIOLOGI

Biologi adalah ilmu alam yang mempelajari kehidupan dan organisme hidup, termasuk struktur, fungsi, pertumbuhan, evolusi, persebaran, dan taksonominya. Ilmu biologi modern sangat luas dan eklektik, serta terdiri dari berbagai macam cabang dan subdisiplin. Namun, meskipun lingkupnya luas, terdapat beberapa konsep umum yang mengatur semua penelitian, sehingga menyatukannya dalam satu bidang. Biologi umumnya mengakui sel sebagai satuan dasar kehidupan, gen sebagai satuan dasar pewarisan, dan evolusi sebagai mekanisme yang mendorong terciptanya spesies baru. Selain itu, organisme diyakini bertahan dengan mengonsumsi dan mengubahenergi serta dengan meregulasi keadaan dalamnya agar tetap stabil dan vital.

Ø DASAR BIOLOGI MODERN

A.    Teori sel

Menurut teori sel, sel merupakan satuan dasar kehidupan, dan semua kehidupan terdiri dari satu atau lebih atau produk sel yang disekresikan (seperti tempurung). Semua selterbelah dari sel lain. Pada akhirnya, setiap sel di tubuh organisme multiseluler berasal dari satu sel di dalam sel telur yang terfertilisasi. Sel juga dianggap sebagai satuan dasar dalam proses patologis, dan fenomena aliran energi terjadi di sel sebagai bagian dari proses metabolisme. Selain itu, sel mengandung satuan pewarisan (ADN) yang diwariskan dari satu sel ke sel lain selama proses pembelahan sel.

B.      Evolusi

Salah satu konsep penting dalam biologi adalah konsep bahwa kehidupan berubah melalui mekanisme evolusi, dan bahwa semua organisme punya nenek moyang bersama. Berdasarka nteori evolusi, semua organisme di Bumi, baik yang masih hidup maupun yang sudah punah, berasal daru satu nenek moyang atau lungkang gen bersama. Evolusi kini digunakan untuk menjelaskan keanekaragaman kehidupan di Bumi.

Sejarah evolusioner spesies dan hubungan genealogisnya dengan spesies lain disebut filogeni. Informasi tentang filogeni dihasilkan dari berbagai macam pendekatan, seperti perbandingan rangkaian ADN yang dilakukan dalam bidang biologi molekuler atau genomika, dan perbandingan fosil dalam bidang paleontologi. Untuk memperkirakan memperkirakan jangka waktu terjadinya evolusi, ilmuwan juga menggunakan berbagai metode, seperti penanggalan radiokarbon. Ahli biologi menganalisis hubungan evolusioner dengan metode filogenetika, fenetika, dan kladistika.

C.      Genetika

Gen adalah satuan pewarisan utama semua organisme. Gen merupakan bagian dari ADN yang memengaruhi bentuk atau fungsi organisme. Semua organisme, dari bakteri hingga hewan, memiliki mekanisme yang mentranslasi ADN menjadi protein. Sel mentranskripsi ADN menjadi asam ribonukleat (ARN), dan ribosom kemudian mentranslasi ARN menjadi protein, sebuah rangkaian asam amino. Kode translasi semua organisme pada dasarnya sama. Misalnya, rangkaian ADN yang menyandikan insulin dalam tubuh manusia juga menyandikan insulin ketika dimasukkan ke organisme lain seperti tumbuhan.

ADN biasanya berbentuk kromosom linear dalam eukariota, dan kromosom lingkaran dalam prokariota. Kromosom adalah struktur yang terdiri dari ADN dan histon. Rangkaian kromosom dalam sel dan satuan pewarisan lain yang dapat ditemui dalam mitokondria, kloroplas, dan tempat lain secara kolektif disebut genom. Dalam eukariota, ADN genomik terletak di nukleus sel, bersama dengan sejumlahmitokondria dan kloroplas. Dalam prokariota, ADN ada di dalam sitoplasma yang disebut nukleoid. Informasi genetik dalam sebuah genom disimpan dalam gen, dan himpunan informasi tersebut dalam suatu organisme disebut genotip.

D.     Homeostasis

Homeostasis adalah kemampuan suatu sistem terbuka dalam meregulasi stabilitas lingkungan dengan melakukan penyesuaiankeseimbangan dinamika yang diatur oleh mekanisme regulasi yang terkait. Semua organisme hidup, baik uniseluler maupun multiseluler, mengalami homeostasis.

Untuk menjaga keseimbangan dinamika dan melakukan fungsi tertentu secara efektif, suatu sistem harus melacak dan menanggapi gangguan. Setelah melacak gangguan, sistem biologis biasanya menanggapi melalui proses umpan balik negatif. Artinya, sistem tersebut menstabilkan keadaan dengan mengurangi atau meningkatkan aktivitas suatu organ atau sistem. Contohnya adalah pelepasan glukagonketika kadar gula dalam tubuh terlalu rendah.

E.      Energi

Keberlangsungan suatu organisme bergantung pada masukan energi secara terus menerus. Reaksi kimia yang membentuk struktur dan fungsi tertentu dapat mengambil energi dari suatu substansi yang menjadi makanannya untuk membantu membentuk dan mempertahankan sel baru. Dalam proses ini, molekul bahan kimia yang menjadi makanan memainkan dua peran; pertama, makanan tersebut mengandung energi yang dapat diubah untuk mendukung reaksi kimia biologis; kedua, makanan tersebut mengembangkan struktur molekuler baru.

Organisme yang berperan dalam menghantarkan energi ke suatu ekosistem disebut autotrof. Hampir semua organisme autotrof memperoleh energi dari matahari. Tumbuhan danfototrof lainnya menggunakan energi matahari melalui proses fotosintesis yang mengubah bahan baku menjadi molekul organik, seperti ATP, yang dapat dipecahkan ikatannya untuk menghasilkan energy. Namun, beberapa ekosistem hanya bergantung pada kemotrof yang mendapatkan energi dari metana, sulfida, atau sumber energi non-matahari lainnya.

Beberapa energi yang diperoleh digunakan untuk menghasilkan biomassa yang dapat mempertahankan kehidupan dan mendukung pertumbuhan dan perkembangan. Kebanyakan sisa energi hanya menjadi panas dan molekul buangan. Proses penting yang mengubah energi yang terperangkap dalam substansi kimia menjadi energi yang berguna untuk kehidupan disebut metabolismedan respirasi sel.

Ø Penelitian

1)    Struktural

Biologi molekuler mempelajari biologi dalam tingkatan molekul. Bidang ini bersentuhan dengan bidang biologi lainnya, terutama genetika dan biokimia. Biologi molekuler mencoba memahami interaksi antara berbagai sistem sel, termasuk hubungan antar ADN, ARN, dan sintesis protein. Selain itu, bidang ini juga membelajari bagaimana interaksi tersebut diatur.

Biologi sel adalah ilmu yang terkait dengan properti struktural dan fisiologis sel, termasuk perilaku, interaksi, dan lingkungan. Hal ini dilakukan dalam tingkatan mikroskopik dan molekuler untuk mempelajari organisme bersel satu seperti bakteri serta sel dalam organisme multiseluler seperti manusia. Pemahaman akan fungsi dan struktur sel berperan penting dalam ilmu biologi. Kemiripan dan pebedaan antara berbagai jenis sel juga sangat terkait dengan bidang biologi molekuler.

Anatomi mempelajari struktur makroskopik seperti organ dan sistem organ,  sementara genetika merupakan ilmu gen,pewarisan, dan variasi dalam organisme. Gen menyandikan informasi yang penting untuk mensintesiskan protein, yang kemudian membentuk fenotip organisme. Dalam penelitian modern, genetika juga menyelidiki fungsi gen tertentu dan menganalisis interaksi genetik. Di dalam tubuh organisme, informasi genetik biasanya ada di dalam kromosom, di dalam struktur kimia molekul ADN tertentu.

Biologi perkembangan mempelajari proses pertumbuhan dan perkembangan organisme. Bidang ini berasal dari embriologi dan menyelidiki kuasa genetik atas pertumbuhan sel,diferensiasi sel, dan morfogenesis, yang merupakan proses yang menghasilkan jaringan, organ, dan anatomi. Organisme yang biasanya menjadi model dalam bidang ini meliputi cacing Caenorhabditis elegans, lalat buah Drosophila melanogaster, ikan zebra Danio rerio, tikus Mus musculus, dan tumbuhan Arabidopsis thaliana. Organisme-organisme tersebut dipelajari untuk memahami fenomena biologi tertentu, dengan harapan penemuan pada organisme tersebut dapat menambah pengetahuan tentang cara kerja organisme lain.

2)      Fisiologis

Fisiologi menyelidiki proses mekanik, fisik, dan biokimia organisme hidup dengan mencoba memahami bagaimana semua struktur bekerja secara keseluruhan. Gagasan “dari struktur ke fungsi” merupakan gagasan yang penting dalam bidang biologi. Penelitian fisiologis secara tradisional terbagi menjadi fisiologi tumbuhan dan hewan, namun beberapa prinsip fisiologi berlaku untuk semua organisme. Misalnya, fisiologi sel ragi mungkin juga berlaku untuk sel manusia. Bidang fisiologi hewan menggunakan alat dan metode dalam fisiologi manusia untuk spesies non-manusia. Fisiologi tumbuhan meminjam teknik dari kedua bidang tersebut.

Fisiologi juga mempelajari bagaimana sistem saraf, kekebalan, endokrin, pernapasan, dan peredaran darah bekerja dan berinteraksi. Penelitian sistem tersebut juga dilakukan oleh bidang yang berorientasi pada kedokteran seperti neurologi dan imunologi.

3)      Evolusioner

Penelitian evolusioner terkait dengan asal usul dan nenek moyang spesies, dan juga perubahannya seiring berjalannya waktu. Bidang ini juga meliputi ilmuwan dari berbagai bidang yang terkait dengan taksonomi. Contohnya adalah ilmuwan yang berspesialisasi dalam organisme tertentu seperti mamalogi, ornitologi, botani, dan herpetologi. Organisme-organisme tersebut digunakan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan evolusi yang umum.

Biologi evolusioner sebagian didasarkan dari paleontologi (yang menggunakan catatan fosil untuk menjawab pertanyaan tentang cara dan tempo evolusi)dan sebagian lagi dari genetika populasi dan teori evolusioner. Pada tahun 1980-an, biologi perkembangan memasuki kembali bidang biologi evolusioner setelah sebelumnya dikeluarkan darisintesis modern akibat penelitian biologi perkembangan evolusioner.Bidang lain yang terkait dan sering dianggap sebagai bagian dari biologi evolusioner adalah filogenetika,sistematika, dan taksonomi.

4)      Sistematika

Pohon filogenetik semua kehidupan berdasarkan data gen rRNA, yang menunjukkan perpisahan antara tiga domain bakteri, arkea, dan eukariota seperti yang dideskripsikan oleh Carl Woese. Pohon yang dibentuk berdasarkan gen lain juga sangat mirip, meskipun mungkin penempatan percabangan berbeda-beda akibat evolusi rRNA yang cepat. Hubungan pasti antara ketiga domain tersebut masih diperdebatkan.

5)      Ekologi dan lingkungan

Ekologi mempelajari persebaran dan berlimpahnya kehidupan, serta interaksi antara organisme dengan lingkungannya.Habitatsuatu organisme dapat dideskripsikan sebagai faktor abiotik lokal seperti iklim, di samping keberadaan organisme dan faktor biotiklainnya.Sistem biologis cukup sulit dipelajari karena ada sangat banyak interaksi yang mungkin terjadi antara organisme dengan lingkungan, bahkan dalam skala kecil. Bakteri di dalam gradien gula memberikan tanggapan terhadap lingkungan sama seperti seekor singa yang sedang mencari makanan di sabana Afrika. Spesies apapun juga dapat menunjukkan berbagai macam perilaku, seperti kerjasama, agresi, parasitisme, atau mutualisme. Masalah menjadi semakin rumit ketika dua atau lebih spesies berinteraksi dalam suatu ekosistem.

Sistem ekologi dipelajari dalam beberapa tingkatan yang berbeda, dari individu hingga populasi, ekosistem, dan biosfer. Istilah biologi populasi sering digunakan bergantian dengan ekologi populasi, meskipun istilah biologi populasi lebih sering digunakan ketika mempelajari penyakit, virus, dan mikroba, sementara ekologi populasi lebih sering dipakai ketika mempelajari tumbuhan dan hewan. Ekologi juga mengacu pada berbagai subdisiplin yang ada.

Ø CABANG-CABANG UTAMA ILMU BIOLOGI

Pada masa kini, biologi mencakup bidang akademik yang sangat luas, bersentuhan dengan bidang-bidang sains yang lain, dan sering kali dipandang sebagai ilmu yang mandiri. Berikut adalah cabang-cabang utama biologi :

a.      Aerobiologi – mempelajari partikel organik di udara

b.      Agrikultur – mempelajari proses produksi hasil panen, dan lebih menekankan pada penerapannya

c.       Anatomi – mempelajari bentuk dan fungsi tumbuhan, hewan, dan organisme lain (terutama manusia)

d.      Arachnologi – mempelajari arachnida

e.      Astrobiologi – mempelajari evolusi, distribusi, dan masa depan kehidupan di alam semesta—juga disebut eksobiologi,eksopaleontologi, dan bioastronomi

f.        Biofisika – mempelajari proses biologis dalam kerangka fisika, dengan menerapkan teori dan metode yang secara tradisional digunakan dalam ilmu fisika

g.      Biogeografi – mempelajari persebaran spesies dalam konteks keruangan dan waktu

h.      Bioinformatika – penggunaan teknologi informasi untuk meneliti, mengumpulkan, dan menyimpan data genomik atau data biologis lainnya

i.        Biokimia – mempelajari reaksi kimia yang diperlukan kehidupan agar tetap berfungsi, biasanya pada tingkatan seluler

j.        Biologi bangunan – meneliti lingkungan hidup di dalam ruangan

k.       Biologi evolusioner – mempelajari asal usul dan nenek moyang spesies

l.        Biologi integratif – mempelajari semua organisme

m.    Biologi kelautan (atau oseanografi biologis) – mempelajari ekosistem , tumbuhan, hewan, dan kehidupan samudra lainnya

n.      Biologi konservasi – mempelajari pelestarian, perlindungan, dan pemulihan lingkungan alam, ekosistem alam, vegetasi, dan margasatwa

o.      Biologi lingkungan – mempelajari dunia alam secara keseluruhan atau dalam wilayah tertentu, terutama dampak manusia terhadapnya

p.      Biologi molekuler – mempelajari biologi dan fungsi biologi dalam tingkatan molekuler, bertumpang tindih dengan biokimia

q.      Biologi populasi – mempelajari sekelompok organisme, termasuk

r.       Ekologi populasi – mempelajari dinamika dan kepunahan populasi

s.       Genetika populasi – mempelajari perubahan frekuensi gen dalam populasi suatu organisme

t.        Biologi perkembangan – mempelajari proses pembentukan organisme dari zigot

u.      Biologi sel – meneliti sel sebagai satuan yang utuh, dan interaksi molekuler dan kimia yang terjadi di dalam sel

v.       Biologi struktural – cabang biologi molekuler, biokimia, dan biofisika yang terkait dengan struktur molekuler makromolekul biologis

w.     Biologi sintetis – mengintegrasi biologi dengan teknik; membuat fungsi biologis yang tidak ada di alam

x.       Biomatematika (atau biologi matematis) – penelitian proses biologis secara kuantitatif atau matematis, dan lebih menekankan pada permodelan

y.       Biomekanika – penelitian mekanika kehidupan yang lebih menekankan pada penerapan melalui prostetik atau ortotik. Bidang ini sering dianggap sebagai cabang kedokteran

z.       Biomusikologi – mempelajari musik dari sudut pandang biologis

aa.  Bioteknologi – cabang biologi yang baru dan kadang-kadang kontroversial yang mempelajari manipulasi materi hidup, termasuk modifikasi genetik dan biologi sintetik

bb.  Botani – mempelajari tumbuhan

cc.   Ekologi – mempelajari interaksi antara organisme dengan lingkungannya

dd.  Embriologi – mempelajari perkembangan embrio (dari pembuahan hingga kelahiran)

ee.  Entomologi – mempelajari serangga

ff.     Epidemiologi – komponen penting dalam penelitian kesehatan, mempelajari faktor yang memengaruhi kesehatan suatu populasi

gg.  Epigenetik – mempelajari perubahan ekspresi gen atau fenotip seluler yang diakibatkan oleh mekanisme selain perubahan rangkaian ADN

hh.  Etologi – mempelajari perilaku hewan

ii.      Farmakologi – mempelajari persiapan, penggunaan, dan pengaruh obat-obatan

jj.      Fisiologi – mempelajari cara kerja organisme hidup serta organ-organnya

kk.   Fitopatologi – mempelajari penyakit pada tumbuhan (juga disebut patologi tumbuhan)

ll.      Genetika – mempelajari gen dan pewarisan

mm.         Hematologi – mempelajari darah dan organ pembentuk darah

nn.  Herpetologi – mempelajari reptil dan amfibi

oo.  Histologi – mempelajari sel dan jaringan, cabang mikroskopik anatomi

pp.  Iktiologi – mempelajari ikan

qq.  Kriobiologi – mempelajari pengaruh suhu yang rendah terhadap kehidupan

rr.    Limnologi – mempelajari perairan di daratan

ss.    Mamalogi – mempelajari mamalia

tt.     Mikrologi – meneliti organisme mikroskopik (mikroorganisme) dan interaksinya dengan kehidupan lainnya

uu.  Mikologi – mempelajari fungi

vv.   Neurobiologi – mempelajari sistem saraf, termasuk anatomi, fisiologi, dan patologinya

ww.           Onkologi – mempelajari proses kanker

xx.   Ornitologi – mempelajari burung

yy.   Paleontologi – mempelajari fosil dan bukti geografis kehidupan prasejarah

zz.    Patobiologi atau patologi – meneliti penyakit, seperti penyebab, proses, ciri, dan perkembangannya

aaa.          Parasitologi – mempelajari parasit dan parasitisme

bbb.          Penelitian biomedis – meneliti tubuh manusia yang sehat dan sakit

ccc.            Psikobiologi – mempelajari dasar psikologi secara biologis

ddd.          Sosiobiologi – mempelajari dasar sosiologi secara biologis

eee.          Teknik biologis – mempelajari biologi dari sudut pandang teknik dan lebih menekankan pada pengetahuan terapan. Bidang ini terkait dengan bioteknologi

fff.   Virologi – mempelajari virus dan agen yang seperti virus

ggg.          Zoologi – mempelajari hewan, termasuk klasifikasi, fisiologi, perkembangan, dan perilaku (cabang meliputi entomologi, etologi, herpetologi, iktiologi, mamalogi, dan ornitologi)

Ø SUMBER

http://id.wikipedia.org/wiki/Biologi