Substansi Genetika
Materi
genetik meliputi kromosom, DNA, RNA, dan Gen, materi genetik ini akan
diturunkan pada keturunannya melalui proses reproduksi
Kromosom
Di dalam nukleus setiap sel suatu organisme terdapat kromosom. Struktur
kromosom pada dasarnya terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer dan
lengan kromosom. Eksperimen
T. Bovery dan Ws. Sutton (1902) membuktikan bahwa kromosom membawa material
genetik. Kromosom pada setiap spesies makhluk hidup memiliki Ukuran dan
bentuk yang bervariasi. Panjang kromosom berkisar antara 0,2 –50 mikron
dengan diameter antara 0,2–20 mikron. Bentuk kromosom pada setiap fase
pembelahan sel senantiasa berubah-ubah.
Struktur fisik kromosom
o
Kromonema : berupa pita spiral
yang terdapat penebalan
o
Kromomer : merupakan penebalan2
pada kromonema. Di dalam kromomoner terdapa protein yang mengandung molekul
DNA.
o
Sentromer : merupakan bagian
kromosom yang menyempit dan tampak lebih terang. Bagian ini tidak mengandung
gen dan merupaka tempat melekatnya benang spindle.
o
Lekukan kedua : berperan dalam
pembentukan nucleolus
o
Telomere : merupakan bagian
ujung2 kromosom yang menghalang-halangi bersambungnya ujung kromosom yang satu
dengan kromosom yang lainnya
o
Satelit : yaitu suatu tambahan
atau tonjolan yang terdapat pada ujung kromosom.
Macam-macam kromosom berdasarkan letak sentromernya:
- Telosentrik, yaitu jika letak sentromer berada di ujung, sehungga hanya memiliki 1
lengan
- Akrosentrik, yaitu jika letak sentromer hampir di ujung.
- Submetasentrik, yaitu jika letak sentromer hampir di tengah sehingga kedua lengan tidak
sama panjang.
- Metasentrik, yaitu jika letak sentromer berada tepat di tengah sehingga panjang
masing-masing lengan sama.
Macam kromosom berdasarkan tipenya:
Autosom / Kromosom Tubuh :
Yaitu
kromosom yang terdapat pada organisme jantan dan betina dengan jumlah dan
susunan yang sama.
Pada sel
tubuh berjumlah ( n -1 ) pasang, sedang pada sel kelamin berjumlah (n-1) buah
Gonosom / Kromosom Kelamin :
Yaitu
kromosom yang terdapat pada organisme jantan dan betina dengan jumlah dan
susunan yang berbeda , berperan menentukan jenis kelamin.
Pada sel
tubuh berjumlah 1 pasang yaitu XX untuk jenis kelamin betina dan XY untuk
yang berjenis kelamin jantan , sedang pada sel kelamin berjumlah 1buah yaitu X
atau Y
Gen
Di dalam kromosom terdapat gen. Gen tersebut tersimpan dalam kedudukan
tertentu yang disebut lokus atau kromomer. Gen berperan dalam pewarisan
sifat makhluk hidup yang diturunkan dari generasi ke generasi
berikutnya.
Susunan gen di dalam tubuh individu disebut genotipe,
sedangkan ekspresi genotipe tersebut dinamakan fenotipe. Gen-gen yang
terletak pada lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog dinamakan
alel.adalah
segmen DNA / bahan genetik yang terkait dengan sifat tertentu yang
diwariskan kepada keturunannya. Gen merupakan ekspresi DNA dengan Protein yang dibuat yang berada di sekelilingnya. Gen merupakan bagian dari rantai DNA
yang terletak pada suatu lokus tertentu di kromosom.
Ada 3 komponen penyusun gen, yaitu rekon,
muton, dan sistron.
1)
rekon : ialah komponen yang
lebih kecil dari gen yang terdiri atas satu atau dua nukleutida saja
2)
muton : ialah komponen yang
terdiri atas lebih dari dua atau beberapa nukleutida
3)
sistron : ialah komponen yang
terdiri atas ratusan nukleutida
Sifat-sifat Gen :
1.
mengandung informasi genetik
2.
dapat menduplikasi diri
3.
ditentukan oleh susunan kombinasi dari basa nitrogennya
4.
masing-masing gen memiliki fungsi yang berbeda
Fungsi Gen :
1.
mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu (organisme)
2.
menyampaikaninformasi genetik dari generasi ke generasi berikutnya
3.
sebagai zarah tersendiri yang terdapat dalam kromosom
Alel
Gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian dari kromosom yang homolog . Ekspresi
dari alel dapat serupa misalnya A dengan A, atau a dengan a. tetapi orang
lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda. Contoh : gen A ( bentuk bulat)
alelnya a (bentuk lonjong) , gen A ( bentuk bulat) bukan alel dari gen B (
warna kuning) maupun gen b (warna Putih)
Alel Ganda :
yaitu
gen-gen yang memiliki lebih dari satu alel . Urutan penulisan anggota alel
ganda disesuaikan dengan urutan dominansinya.
contoh :
1.
Warna rambut kelinci
2.
Golongan Darah
Warna rambut pada kelinci, memiliki 4 alel ( urutan dominansinya
W › wch › wh › w )
W
: warna rambut normal
wch : warna rambut chinchilla / abu-abu perak
wh : warna rambut himalaya / tubuh
putih ujung kaki,ekor, hidung,telinga warna gelap
w
: warna rambut albino
- Genotip
Kelinci Normal = WW,W wch , W wh ,Ww
- Genotip
Kelinci chinchilla = wchwch , wch wh ,wchw
- Genotip
Kelinci himalaya = wh wh ,whw
- Genotip
Kelinci albino = ww
Golongan darah sistem ABO pada manusia memiliki
3 alel ( IA = IB › IO / i )
- Gen IA dan IB bersifat
kodominan Sehingga orang yang bergenotip IAIB bergolongan darah AB
- Genotip
untuk orang bergolongan darah A = IAIA, IAIO
- Genotip
untuk orang bergolongan darah B = IBIB, IBIO
- Genotip
untuk orang bergolongan darah O =IOIO
DNA
DNA merupakan polimer besar yang tersusun atas unit-unit nukleotida yang
berulang-ulang. Setiap nukleotida tersusun atas basa nitrogen purin
(guanin dan adenin) dan basa nitrogen pirimidin (timin dan sitosin).
Deretan polinukelotida yang berpilin dikenal dengan istilah double helix.
DNA merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3 macam molekul,
yaitu
1)
Gula pentose (deoksiribosa)
2)
Posfat (PO4-)
3)
Basa nitrogen, terdiri dari :
a)
Purin : guanine (G) dan adenine
(A)
b)
Pirimidin : timin (T) dan Sitosin(C)
DNA
terdiri dari rantai Poli Nukleotida ganda , panjang dan berpilin ( double helix
).
Dalam
menyusun molekul ADN basa nitrogen memiliki pasangan tertentu :
- Adenin
selalu berpasangan dengan timin (A-T) yang dihubungkan oleh 2 ikatan hidrogen
- Guanin selalu berpasangan dengan Sitosin (G-S) yang dihubungkan oleh 3 ikatan
hidrogen
DNA memiliki kemampuan untuk menyintesis molekul kimia lain, seperti
RNA. DNA juga memiliki kemampuan menyintesis DNA yang baru. Pencetakan
DNA baru ini dikenal dengan istilah replikasi DNA. Terdapat tiga
hipotesis yang menjelaskan proses
replikasi DNA, yaitu semikonservatif, konservatif, dan dispersif.
RNA
RNA merupakan
makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetic. RNA adalah polimer asam nukleotida yang terdiri atas empat jenis
ribonukleotida. Molekul RNA dapat berbentuk pita tunggal saat sintesis
protein atau pita ganda pada virus. RNA mengandung gula pentosa, basa
nitrogen, dan asam posfat.
Berbeda dengan DNA, basa nitrogen RNA terdiri
atas pirimidin (timin dan urasil) dan purin (adenin dan guanin).
Terdapat dua kelompok utama RNA, yaitu RNA genetik dan RNA
nongenetik. RNA genetik terdapat pada beberapa jenis virus dan berfungsi
layaknya DNA, sedangkan RNA non-genetik tidak berfungsi layaknya DNA.
Fungsi RNA :
- Sebagai penyimpan informasi genetic pada virus
- Sebagai penyalur informasi genetic misalnya pada proses translasi
untuk sintesis protein
- Sebagai enzim (ribozim) yang mengkatalis formasi RNA-nya sendiri
atau molekul RNA lain.
Macam-macam ARN :
ARN duta / ARN-d / m-RNA
dibentuk
didalam nukleus kemudian dikeluarkan ke sitoplasma, berbentuk rantai tunggal
,pendek, tidak berpilin.
ARN transfer / ARN-t / t-RNA
dibentuk
didalam nukleus kemudian dikeluarkan ke sitoplasma, berbentuk seperti daun
semanggi
ARN ribosom / ARN-r / r-RNA
merupakan
komponen penyusun ribosom
PERBEDAAN DNA dan RNA
DNA
|
RNA
|
1. ditemukan
dalam nucleus, yaitu dalam kromosom, mitokondria dan kloroplas
|
1. ditemukan
dalam sitopasma, terutama dalam ribosom, dan juga dalam nucleus.
|
2. berupa rantai
panjang ganda
|
2. berupa rantai
pendek tunggal
|
3. fungsinya
berhubungan erat dengan penurunan sifat dan sintesis protein
|
3. fungsinya
berhubungan erat dengan sintesis protein
|
4. kadarnya
tidak dipengaruhi oleh sintesis protein
|
4. kadarnya
dipengaruhi sintesis protein
|
5. purin :
adenine (A) dan guanine (G)
Pirimidin :
timin (T) dan sitosin (C)
|
5. purin :
adenine (A) dan guanine (G)
Pirimidin :
urasil (U) dan sitosin (C)
|
6. komponen
gulanya deoksiribosa
|
6. komponen
gulanya ribose (pentose)
|
Sintesis Protein
Pembentukan asam amino ditentukan oleh gen
atau DNA. Dalam sintesis ini dikenal dengan ekspresi gen. ekspresi gen
merupakan proses dimana informasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan
menjadi urutan asam amino selama sintesis protein.
Ekspresi gen ada 2 tahap:
a) TRANSKRIPSI yaitu urutan rantai
nukleutida template 9cetakan) dari suatu DNA untai ganda disalin untuk
menghaslkan satu rantai molekul RNA. Proses ini berlangsung di inti sel.
b) TRANSLASI yaitu sintesis polipeptida
dengan urutan spesifik berdasarkan rantai RNA yang dibuat pada tahapan
transkripsi.
Rantai DNA melakukan transkripsi, yaitu peristiwa dimana rantai DNA
membentuk rantai RNA duta . Pembentukan RNA-d diawali dari ujung 5′
ke 3′ . Pada tahap ini terdapat 3 langkah yaitu
1.
Inisiasi (awal proses pencetakan )
2.
Elongasi(pencetakan lanjutannya)
3.
Terminasi(akhir dari proses pencetakan). Pada proses ini dibantu oleh enzim RNA
polimerase.
RNA-d
yang terbentuk keluar dari nukleus menuju ke sitoplasma ( ribosom)
RNA-t melakukan translasi , yaitu proses penterjemahan kodon RNA-d
yang dimulai dari 5′ menuju ke 3′ dengan jalan membawa asam amino yang sesuai
dengan kodon RNA –d.
Pada
tahap ini juga terdapat 3 langkah yaitu
1.
inisiasi (awal proses penterjamahan )
2.
Elongasi ( penterjemahan selanjutnya)
3.
Terminasi ( akhir dari penterjemahan).
Asam
amino akan bersambung berderet – deret sesuai dengan urutan kodon ARN –d ,
sehingga terbentuklah rantai polipeptida / protein yang diharapkan.