Biologi Materi Genetik

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:

1.  Telosentrik, yaitu jika letak sentromer berada di ujung, sehungga hanya memiliki 1 lengan
2. Akrosentrik, yaitu jika letak sentromer hampir di ujung.
3. Submetasentrik, yaitu jika letak sentromer hampir di tengah sehingga kedua lengan tidak sama panjang.
4. 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 › w^ch › w^h › w )

W  : warna rambut normal

w^{ch :} warna rambut chinchilla / abu-abu perak

w^h   : warna rambut himalaya / tubuh putih ujung kaki,ekor, hidung,telinga warna gelap

w    : warna rambut albino

1. Genotip Kelinci Normal = WW,W w^ch , W w^h ,Ww
2. Genotip Kelinci chinchilla = w^chw^ch , w^ch w^h ,w^chw
3. Genotip Kelinci himalaya = w^h w^h ,w^hw
4. Genotip Kelinci albino = ww

Golongan darah sistem ABO pada manusia memiliki 3 alel  ( I^A =  I^B ›  I^O / i )

1. Gen I^A dan I^B bersifat kodominan Sehingga orang yang bergenotip I^AI^B bergolongan darah AB
2. Genotip untuk orang bergolongan darah A = I^AI^A, I^AI^O
3. Genotip untuk orang bergolongan darah B = I^BI^B, I^BI^O
4. Genotip untuk orang bergolongan darah O =I^OI^O

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 :

1. Adenin selalu berpasangan dengan timin (A-T) yang dihubungkan oleh 2 ikatan hidrogen
2. 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 :

1. Sebagai penyimpan informasi genetic pada virus
2. Sebagai penyalur informasi genetic misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein
3. 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.