Pada tingkatan selululer maupun organisme, reproduksi merupakan suatu hal yang alami.   QS. An-Nahl: 72 menjelaskan:

 

۞ وَاللَّهُ جَعَلَ لَكُمْ مِنْ أَنْفُسِكُمْ أَزْوَاجًا وَجَعَلَ لَكُمْ مِنْ أَزْوَاجِكُمْ بَنِينَ وَحَفَدَةً وَرَزَقَكُمْ مِنَ الطَّيِّبَاتِ أَفَبِالْبَاطِلِ يُؤْمِنُونَ وَبِنِعْمَةِ اللَّهِ هُمْ يَكْفُرُونَ

“Dan Allah menjadikan bagimu pasangan (suami atau istri) dari jenis kamu sendiri dan menjadikan anak dan cucu bagimu dari pasanganmu, serta memberimu rezeki dari yang baik. Mengapa mereka beriman kepada yang batil dan mengingkari nikmat Allah?” (QS. An-Nahl: 72)

 

Para mufassirin seperti Jalalain dan Ibnu Katsir menjelaskan bahwa ayat ini berkaitan dengan penciptaanmanusia yang berpasang-pasangan dari jenis manusia itu sendiri. Jalalain lebih lanjut menjelaskanbahwa semua manusia lainnya diciptakan dari peleburan mani laki-laki dan perempuan.

Bab ini menjelaskan tentang reproduksi seluler yang meliputi siklus sel dan mitosis dan meiosis sebagai dasar reproduksi seksual. Gambaran lengkap materi dapat dilihat pada petakonsep berikut.

Posisi pada  kurikulum SMA

Proses mitosis dan miosis dipelajari pada kelas XII SMA.  Kompetensi yang dituntut adalah mendeskripsikan keterkaitan antara proses pembelahan mitosis dan meiosis dengan pewarisan sifat.  
Adapun kompetensi keterampilan yang dituntut pada kurikulum adalah Menyajikan hasil pengamatan proses mitosis pada akar bawang merah dan menentukan fase- fase yang ditemukannya.

 

Pembelajaran di kelas 

Proses ini melibat proses tahapan demi tahapan, maka  media video dan gambar diagram diperlukan untuk memperjelas materi.  Optimalisasi penggunaan media secara interaktif pun perlu dilakukan.  Misalnya peserta didik diberikan kartu gambar acak untuk menyusun diagram mitosis dan miosis.

Untuk melihat proses mitosis dapat dilakukan dengan melakukan praktikum pengamatan akar bawang.  Tips dari ahli botani berikut akan membantu optimalisasi pengamatan proses mitosis: 

https://www.youtube.com/watch?v=2oZhi_j7xPQ

https://www.youtube.com/watch?v=HRA0BUJItO0

Pada pembelajaran SMP/MTS terdapat capaian pembelajaran "Menganalisis sistem perkembangbiakan pada tumbuhan dan hewan serta penerapan teknologi pada sistem reproduksi tumbuhan dan hewan"  Perkembangbiakan yang diajar di tingkat SMP/MTS memang bukan perkembangan biakan tingkat seluler. Pada tingkat SMP/MTS yang dibahas adalah perkembang biakan secara generatif dan vegatif yang semuanya dapat diamati secara makroskopis pada tumbuhan dan hewan.  Praktikum yang dilakukan pada tingkat SMP/MTS pun melibatkan pengamatan secara makroskopis, seperti mengamati pekembangan lalat buah, mengamati perkembangbiakan lalat buah, melakukan pencangkokan, stek tanaman dan lain-lain. 

Dari sejak dahulu manusia punya rasa ingin tahu yang tinggi.  Bahkan sering kali anak-anak balita pun bertanya, “Bagaimana bisa ada seorang anak, dari tidak ada?”  Orang lebih dewasa bertanya, “Bagaimana dari dua induk yang sama bisa menghasilkan anakan yang berbeda sekali dengan kedua induknya?”  Manusia sering menanyakan tentang hal-hal yang terjadi pada makhluk hidup terutama dirinya sendiri.  Oleh sebab itu ayat Al Qur’an yang didukung hadits banyak membahas tentang kejadian manusia sangat banyak. Salah satunya adalah sebagai berikut.

 

QS. An-Najm: 45 – 46

 

۞وَأَنَّهُ خَلَقَ الزَّوْجَيْنِ الذَّكَرَ وَالأنْثَى۞ مِنْ نُطْفَةٍ إِذَا تُمْنَى

“dan bahwasanya Dialah yang menciptakan berpasang-pasangan laki-laki dan perempuan,dari air mani, apabila dipancarkan.”

 

Jalalain menafsirkan air mani apabila dipancarkan sebagai air mani yang ditumpahkan ke rahim.  Dari poses tersebut terjadilah manusia.  Tafsir Al Azhar mengulas bagaimana kejadian manusia.  Nuthfahialah perpaduan dua mani, dari shulbilaki-laki dan taraibperempuan. Setelah 40 hari, dia menjelma menjadi ‘alaqah, dan 40 hari kemudian menjadi mudhghah. Dalam sebuah hadits dijelaskan bagaimana Allah swt menjaga tumbuh kembang mani sampai menjadi janin.

 

DariAnas bin Malik ra. Rasulullah SAW bersabda: “Sesungguhnya Allah mengutus malaikat ke dalam rahim. Iaberkata: Ya Allah, masih berupa mani. Ya Allah, sudah menjadi segumpal darah. Ya Allah, sudah menjadi segumpal daging. Ketika Allah memutuskan untuk menjadikan manusia, ia berkata: Ya Allah, sebagai lelaki atau perempuan? Sengsara atau bahagia? Bagaimana rezekinya? Dan bagaimana ajalnya? Semua telah ditentukan dalam perut ibu. (Shahih Muslim No. 4785)

Bab ini membahas bagaimana Mendel melakukan eksplorasi sehingga menghasilkan hukum Mendel tentang segregasi dan pemilahan bebas.  Selain itu dibahas pula variasi dari hukum Mendel.  

Posisi pada  kurikulum SMA

Pada kurikulum SMA materi ini diajarkan pada kelas XII dengan capaian kompetensi dapat memahami prinsip hereditas dalam mekanisme pewarisan sifat. Kompetensi keterampilan yang dituntut adalah (1) membuat persilangan dengan konsep Mendel dengan satu atau dua sifat yang dimiliki oleh diri atau dan keluarganya 
dan (2) mengkomunikasikan hasil analisis data persilangan mahluk hidup dan menentukan pola persilangannya serta memprediksi sifat keturunannya.

Pembelajaran di kelas

Adapun materi pewarisan sifat sudah mulai diajarkan pada tingkat pendidikan dasar lanjutan (SMP).  Fokus materi SMP pada persilangan monohibrid dan dihibrid dan berbagai kasus pewarisan sifat pada manusia. Pada tingkat sekolah menengah diperluas dengan persilangan resiprok, backcross, dan testcross. Pada tingkat SMA bukan hanya hukum Mendel, variasi hukum mendel dan penyimpangan hsemu hukum Mendel juga diajarkan.  Materi ini erat kaitannya dengan berpikir matematis, terutama terkait peluang.  Guru diharapkan dapat memberikan penjelasan yang sistematis dalam mengupas hukum Mendel dan variasi hukum Mendel sehingga peserta didik dapat menerapkannya dalam kasus sehari-hari.

Praktikum hereditas secara klasik di kelas dapat dilakukan dengan menggunakan manik-manik bewarna atau dibuat sendiri dengan kertas warna.  Kreasi lainnya bisa dibuat dengan baling-baling genetic, kartu kantong semar, dan ide lainnya.

Pada capaian pembelajaran tingkat SMP/MTS terdapat kompetensi dasar berikut.

1. Menerapkan konsep pewarisan sifat dalam pemuliaan dan kelangsungan makhluk hidup.

1. Menyajikan hasil penelusuran informasi dari berbagai sumber terkait tentang tanaman dan hewan hasil pemuliaan.

Pada tingkatan SMP/MTS yang materi yang diajarkan berupa materi dasar yaitu pengertian hereditas, pengetahuan tentang kromosom dan gen sebagai pengendali pewarisan sifat, selanjutnya adalah penerapan hukum mendel untuk persilangan dua invidu dengan satu sifat beda dan dua sifat beda. Peserta didik juga dijelaskan tentang manfaat dari pewarisan sifat.  Penggunaan media kartu warna warni atau baling-baling genetika akan menarik dan mempermudah peserta didik dalam memahami konsep ini.

DNA adalah materi genetic yang diwariskan dari induk ke anaknya.  Setiap makhluk hidup memiliki induk, karena baik makroorganisme (yang tampak) maupun mikroorganisme yang tidak tampak pada dasarnya adalah berpasangan.  Hal ini dikemukan oleh Alloh swt dalam QS. Yasin: 36.

۞سُبْحَانَ الَّذِي خَلَقَ الْأَزْوَاجَ كُلَّهَا مِمَّا تُنبِتُ الْأَرْضُ وَمِنْ أَنفُسِهِمْ وَمِمَّا لَا يَعْلَمُونَ

“Maha Suci Tuhan yang telah menciptakan pasangan-pasangan semuanya, baik dari apa yang ditumbuhkan oleh bumi dan dari diri mereka maupun dari apa yang tidak mereka ketahui.”

 

Jalalain, ibnu katsir, dan tafsir al azhar mendefinisikan “mimmaa tunbitu al ardu” sebagai dampak dari tumbuhan betina dan jantan yang menghasilkan biji-bijian. Adapun “min anfusihim” merujuk pada manusia itu sendiri yang bereproduksi karena terdiri dari wanita dan lelaki. Jalalain mendefinisiakan mimma laa ya’lamuun sebagai makhluk aneh dan ajaib.

 

Berdasarkan ayat ini semua makhluk hidup apapun itu berasal dari sebuah pasangan. Tahun 1869 atau 12 abad setelah al qur’an diturunkan, ilmu biologi menemukan bahwa setiap individu mewariskan DNA induknya.  Penemuan DNA dan prinsip makhluk hidup berasal dari sebuah pasangan, makin mempermudah memecahkan aneka misteri orang tua yang tidak mengakui anaknya atau anak yang kehilangan orang tua kandungnya.  

Bab Struktur dan fungsi DNA membahas: 1) struktur DNA dan RNA:  Waston dan Crick menemukan DNA sebagai heliks ganda yang terdiri dari dua untai dengan gugus gula deoksiribosa dan basa nitrogen C G A T. Berbeda dengan RNA berupa untai tunggal dengan gugus gula ribosa dan basa nitrogen C G A U.  Basa yang berpasangan pada DNA berfungsi sebagai molekul hereditas melalui replikasi DNA. 2) Aliran informasi dari DNA ke RNA ke protein. 3) Virus dan agen infeksi non seluler lainnya.

Posisi pada  kurikulum SMA

Materi ini diajar pada kelas XII, kompetensi yang ingin dicapai adalah memahami struktur materi genetik berupa (1) mendeskripsikan gen, DNA, dan kromosom; (2) menghubungkan antara gen (DNA)-RNA-polipeptida dan sintesis protein dalam fungsi pembentukan sifat mahluk hidup. Materi virus dipelajari di kelas X dengan capaian kompetensi mendeskripsikan ciri-ciri, replikasi dan peran virus bagi kehidupan.   Pada materi virus juga dikaitkan dengan isu-isu aktual diharapkan peserta didik SMA membuat usulan tindakan preventif untuk meminimalisir dampak infeksi virus (HIV, SARS, Herpes , dll.) pada manusia dan menjelaskan peran virus dalam rekayasa genetika. 
Adapun kompetensi keterampilan yang ingin dicapai adalah menyajikan hasil analisis DNA suatu mahluk hidup dan menggambarkannya atau membuat model wujud fisiknya sebagai produk .


Pembelajaran di kelas

Materi DNA bersipat mikroskopis sehingga diperlukan gambar dan model tiga dimensi dari DNA bahkan video atau animasi untuk replikasi dan pembentuk protein untuk memperjelas materi.

Praktikum dapat dilakukan di tingkat SMA jika peralatan memadai.  Jika sekolah punya mesin vortex (alat untuk mencampur larutan agar homogen), sekolah bisa melakukan praktikum isolasi DNA. Buah yang dipotong kecil, diambil 100g ditambah 100 ml aquades kemudian di blender selama 40 detik lalu dimasukkan ke tabung reaksi masing-masing 4 ml.  Larutkan ke dalam 60 ml deterjen (variabel perlakuan dapat dimasukan di sini yaitu merk deterjen berbeda-beda dengan jumlah gram sama, atau merk deterjen sama tetapi jumlah yang dituangkan berbeda-beda), masukkan 4 ml larutan deterjen ini ke dalam tabung reaksi berisi hasil blender buah.  Lalu setiap tabung ditambahkan 1 spatula garam dapur, aduk sampai larut.  Kemudian larutan disaring dua kali dengan kertas saring.  Selanjutnya tambahkan 5 ml etanol 96%.  Homogenkan larutan dengan mesin vortex.  Amati hasil isolasi tersebut.

Pada capaian pembelajaran tingkat SMP/MTS terdapat kompetensi dasar berikut.

1. Menerapkan konsep pewarisan sifat dalam pemuliaan dan kelangsungan makhluk hidup.

1. Menyajikan hasil penelusuran informasi dari berbagai sumber terkait tentang tanaman dan hewan hasil pemuliaan.

Pada tingkatan SMP/MTS yang materi yang diajarkan berupa materi dasar yaitu pengertian hereditas, pengetahuan tentang kromosom dan gen sebagai pengendali pewarisan sifat, selanjutnya adalah penerapan hukum mendel untuk persilangan dua invidu dengan satu sifat beda dan dua sifat beda. Peserta didik juga dijelaskan tentang manfaat dari pewarisan sifat.  Pada saat penjelasan kromoson dan gen struktur dan fungsi dari DNA dapat dijelaskan pada peserta didik.   Pada zaman sekarang, menjelaskan tentang DNA menjadi lebih mudah, karena uji ini sering sekali digunakan di dalam masyarakat misalnya untuk mendeteksi apakah "korban yang sudah tak dikenal sama sekali akibat kecelakaan pesawat jatuh atau kecelakaan lainnta, apakah benar bagian dari anggota keluarga tertentu?"  

Dalam QS. Az-Zumar ayat 6 dijelaskan:

۞......خَلَقَكُمْ مِنْ نَفْسٍ وَاحِدَةٍ ثُمَّ جَعَلَ مِنْهَا زَوْجَهَا

“Dia menciptakan kamu dari seorang diri kemudian Dia jadikan daripadanya pasangannya, ....”

 

Ayat ini menjelaskan tentang asal manusia, yaitu dari diri yang satu (نفس أي آدم) yang darinya diciptakan Hawa karena kekuasaanNya. Hal ini hampir sama dengan konsep kloning dalam ilmu biologi, yaitu proses menghasilkan individu baru dari jenis yang sama tanpa adanya proses reproduksi. Namun, melakukan percobaan kloning pada manusia hukumnya haram, hal ini didasarkan pada Fatwa MUI No.3/MunasVI/MUI/2000. Keharaman ini karena hilangnya nasab, hancurnya institusi perkawinan dan keluarga, dan menyalahi esensi penciptaan manusia berpasang-pasangan lelaki dan perempuan. Bahkan kloning manusia dapat memberi kesempatan pada pasangan Lesbi Gay Biseksual dan Transgender (LGBT) mempunyai anak.

Bab ini membahas bagaimana dan mengapa gen diregulasi.  Pada bab ini dibahas regulasi gen pada bakteri dan sel eukariotik, selain itu juga dibahas tentang mengklona tumbuhan dan hewan.  Gambaran materi yang dipelajari pada bab ini dilihat dalam peta konsep berikut.

Posisi pada  kurikulum SMA

Kloning adalah efek dari kemajuan teknologi, pada pembelajaran SMA pembahasan tentang kloning ada di kelas XII.  Komptensi yang ingin dicapai pada peserta didik pada kurikulum SMA adalah menyajikan hasil diskusi proses kloning dari sudut ilmu pengetahuan dan agama.   


Pembelajaran di kelas 

Pembelajaran di kelas dapat dilakukan dengan  metode diskusi isu sosiosaintifik.  Peserta didik diberikan isu sosiosaintifik yang dapat menimbulkan polemik pro dan kontra karena isu sains dipandang dalam pandangan agama, moral etika, dan sosial budaya.  Bukan hanya berpolemik, peserta didik juga diberikan kesempatan untuk melakukan eksplorasi berbagai sumber dan informasi untuk mendukung pendapat pro dan kontra sehingga pendapat yang dihasilkan merupakan argumentasi yang jelas. Langkah pembelajaran dengan menggunakan metode diskusi isu sosiosaintifik adalah 1) polemik, 2) Ekplorasi sumber informasi, 3) Aksi yaitu sikap dan tindakan yang diambil setelah melakukan proses diskusi baik untuk dirinya maupun teman-teman di lingkungannya, 4) Kesimpulan yaitu refleksi dan menentukan argumen dan sikap terhadap polemik yang terjadi di masyarakat. 

Pada peta konsep terlihat bahwa kontrol gen membahas tentang siklus sel yang memungkin terjadinya sel kanker dan melakukan proses pengklononingan.  Pada tingkat SMP/MTS materi ini tidak dibahas secara detail, karena terlalu abstrak bagi peserta didik.  Namun isu-isu tentang "kloning dan kanker" merupakan isu yang umum dan sering mereka dengar.  Bagi peserta didik tingkat SMP/MTS guru bisa memberikan tugas untuk mencari lebih dalam informasi terkait "Mengapa kanker bisa terjadi?" "Apakah memungkinkan kita membuat saudara kembar dari diri kita sendiri?"  Tugas-tugas ini akan menarik bagi peserta didik, karena fenomena-fenomena tersebut akrab di sekitar mereka.

 وَاللَّهُ خَلَقَكُمْ مِنْ تُرَابٍ ثُمَّ مِنْ نُطْفَةٍ ثُمَّ جَعَلَكُمْ أَزْوَاجًا وَمَا تَحْمِلُ مِنْ أُنْثَى وَلا تَضَعُ إِلا بِعِلْمِهِ وَمَا 

۞يُعَمَّرُ مِنْ مُعَمَّرٍ وَلا يُنْقَصُ مِنْ عُمُرِهِ إِلا فِي كِتَابٍ إِنَّ ذَلِكَ عَلَى اللَّهِ يَسِيرٌ

.Dan Allah menciptakan kamu dari tanah kemudian dari air mani, kemudian Dia menjadikan kamu berpasangan (laki-laki dan perempuan). Tidak ada seorang perempuan pun yang mengandung dan melahirkan, melainkan dengan sepengetahuan-Nya. Dan tidak dipanjangkan umur seseorang dan tidak pula dikurangi umurnya, melainkan (sudah ditetapkan) dalam Kitab (LauhMahfuzh). Sungguh, yang demikian itu mudah bagi Allah.

 

QS.Al Fatir: 11 di atas menyebutkan bagaimana penciptaan manusia.  Tafsir Jalalain dan  Quraish Shihab menyatakan kalimat وَاللَّهُ خَلَقَكُمْ مِنْ تُرَابٍmerujuk pada penciptaan Nabi Adam saw.  Adapun anak cucu selanjutnya terjadi karena bertemunya sperma dan ovum dari kedua orang tuanya.  Ayat ini menjelaskan bahwa penciptaan awal manusia berasal dari materi. Berdasarkan ilmu sains kandungan kimia tanah secara makro meliputi kandungan organik (mengandung unsur C-H-O), nitrogen, fosor, kalium, kalsium, magnesium, dan belerang.  Secara mikro mengandung mineral seperti besi, mangan, seng, tembaga, klor, molibden, dan boron. Perkembangan ilmu biologi menemukan bahwa semua makhluk hidup memiliki materi genetik yang disebut DNA.  Al qur’an telah memberitahukan bahwa makhluk hidup pada awalnya dibuat dari materi pada abad ke 7.Abad ke-19 ilmuwan baru menemukan bahwa inti kehidupan pada makhluk hidup adalah DNA. DNA merupakan materi yang terdiri dari gugus ribose yang terdiri dari unsur C-H-O dan gugus basa Nitrogen. Penemuan asal materi makhluk hidup adalah materi, membuat kemajuan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.  Kemajuan ini selain bermanfaat dalam bidang pertanian dan pengobatan, namun juga membawa dampak negatif seperti pembuatan senjata biologis dan munculnya muta-mutan oraganisme baru yang akan membahayakan umat manusia.   

Teknologi DNA berkaitan dengan manipulasi genetik.  Teknologi DNA marupakan cabang dari bioteknologi yang berkaitan dengan penggunaan organisme untuk membuat produk-produk yang bermanfaat. Teknologi DNA melibatkan DNA rekombinan, kombinasi sekuens-sekuens nukleotida dari dua sumber berbeda. Teknologi DNA berperan penting dalam bidang farmasi terutama dalam produksi masal protein manusia yang penting yang dapat digunakan sebagai obat atau vaksin. Selain itu dimanfaatkan juga untuk bidang pertanian, forensik dan profiling DNA, dan kedokteran (terapi gen). Teknologi DNA juga berkaitan dengan bioinformatika dan isu keamanan serta etis yang menyertainya.Gambaran konsep tekonologi DNA dapat dilihat pada peta konsep berikut.