Genetika

14.50 |

A. Kromosom

Menurut Wilhelm Roux , kromosom adalah pembawa faktor keturunan. Eksperimen T. Bovery dan Ws. Sutton membuktikan bahwa kromosom membawa material genetik. Panjang kromosom antara 0,2 – 50 mikrondengan diameter antara 0,2-20 mikron. Setiap kromosom terdiri atas sentromer dan lengan. Berdasarkan lentak sentromer dan lengan, bentuk kromosom dibedakan menjadi empat macam yaitu :

1. Bentuk telosentrik, yaitu jika letak sentromer berada di ujung.

2. Bentuk akrosentrik, yaitu jika letak sentromer mendekati ujung.

3. bentuk submetasentrik, yaitu jika letak sentromer gak jauh dari ujung kromosom dan biasanya membentuk huruf L atau J.

4. Bentuk metasentrik, yaitu jika letak sentromer berada ditengah sehingga panjang masing-masing lengan sama.

Sentromer merupakan bagian kepala kromosom yang berfungsi mengatur pergerakan kromosom pada waktu pembelahan mitosis. Bagian lengan kromosom terdiri atas selaput benang-benang kromosom atau benang nukleosom. Pada nukleosom inilah terdapat gen-gen yang dibangun oleh molekul DNA. Pada setiap spesies, makhluk hidup yang berinti mengandung sejumlah kromosom yang tetap. Jumlah kromosom tidak ada hubungannya dengan tingkat atau derajat individu. Makhluk hidup yang diploid (2n) akan menghasilkan sel yang haploid (n) pada sel kelaminnya. Hal ini mengakibatkan zigot yang terbentuk pad aperistiwa fertilisasi bersifat diploid.

B. Gen

Gen ditemukan oleh W. Johannsen untuk mengganti istilah faktor, elemen, atau determinan pada zaman Mendell. Menurut Morgan, gen adalah suatu zarah yang kompak dan menempati suatu lokus pada kromosom yang mengandung genetika dan mengatur sifat menurun tertentu. Jadi funsi gen adalah:

1. Mengatur pertumbuhan/perkembangan dan metabolisme individu.

2. Menyampaikan informasi genetik dari generasi ke generasi berikutnya.

Tempat gen dalam kromosom yang homolog disebut lokus. DNA dibentuk oleh tiga macam molekul , yaitu gule pentosa, asam fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri atas.

1. Basa pirimidin, yaitu basa yang terdiri atas Timin (T), dan sitosin (S)

2. Basa purin, yaitu basa yang terdiri atas guanin (G) dan adenin (A).

Menurut Watsin dan cricks berdasarkan analisis foto defraksi sinar X model DNA digambarkan sebagai tangga tali rangkap yang terpilin yang disebut double helix. Deretan gigisan gula dan asam fosfat merupakan ibu tangga, sedangkan dua dari empat basa nitrogen sebagai anak tangga.

Basa-basa nitrogen yang berpasangan senantiasa tetap, yaitu :

1. Guanin dengan sitosin (G-S) atau

2. adenin dengan timin (A-T)

Pada setiap DNA, purin dan pirimidin terikat pada gula deoksiribosa dan sebuah fosfat. Unit ini disebut nukleotida. Macam-macam nukleotida yaitu :

1. adenin nukleotida : adenin-deoksiribosa-fosfat

2. Guanin nukleotida : guanin-deoksiribosa-fosfat

3. sitosin nukleotida : sitosin-deoksiribosa-fosfat

4. Timin nukleotida : timin-deoksiribosa-fosfat

Berdasarkan letaknya, gen dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut.

1. kromosom : gen yang terletak pada kromosom dalam inti.

2. Plasmagen : gen yang terletak pada plasma.

C. struktur kimia materi genetik

Kromosom terdiri atas DNA dan protein. Informasi genetik yang mengatur aktivitas sel terletak dalam struktur DNA-Nya dan bukan pada proteinnya. Makin banyak jumlah kromosom, makin besar kandungan DNA-Nya. DNA terdiri atas rangkaian beberapa nukleotida. Nukleotida mengandung nukleosida yang terikat dengan asam fosfat, sedang nuklleosida terdiri atas basa nitrogen.

1. Replikasi DNA

DNA mempunyai kemampuan heterokatalik, yaitu mampu membentuk molekul kimia lain dari sebagian rantainya dan autokatalik, yaitu mampu memperbanyak diri. Gambar replikasi DNA menurut watson dan cricks.

Ketika terjadi pembelahan mitosis, pita kembar yang berpilin pada DNA akan dilepas sebagian oleh enzim DNA polimerase pada ikatan hidrogen antara purin dan pirimidin. Iakatan tersebut lemah, sehingga mudah pecah dibandingkan dengan ikatan kovalen antara fosfat dan deoksiribosa. Setelah ikatan masing-masing berjauhan, selanjutnya akan membentuk pasangan baru. Sebagai contoh, rantai A mendapat pasangan baru B’, sedangkan rantai B mendapat pasangan baru A’ maka terbentuk dua DNA yang masing-masing memiliki rantai AB’ dan A’B.

2. Kode genetik

Pada struktur DNA, rangkaian purin dan pirimidin berkelompok-kelompok. Masing-masing kelompok terdiri atas tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen (kode genetik). Kodogen tertentu mennetukan jenis asam amino yang harus dirangkai. Gambaran rangkaian tersebut dapat dilihat sebagai berikut.

Dalam tubuh manusia terdpat 20 macam asam amino dengan kode-kode genetiknya, seperti pada tabe berikut ini.

No	Nama asam amino	Triplet (kodogen)
1	Alanin	GCA, GCG, GCC, GCU
2	Arginin	CGA, CGG, CGC, CGU
3	Asparagin	AAC, AAU
4	Asam aspartat	GAC, GAU
5	Sistein	UGC, UGU
6	Asam glutamat	GAA, GAG
7	Glutamin	CAA, CAG
8	Glisin	GGC, GGU
9	Histidin	CAC, CAU
10	Isoleusin	AUC, AUU
11	Leusin	CUA, CUG, CUC, CUU, UUA, UUG
12	Lisin	AAA, AAG
13	Metionin	AUA, AUG
14	Fenilalanin	UUC, UUU
15	Prolin	CCA, CCG, CCC, CCU
16	Serin	UCA, UCG, UCC, UCU
17	Treonin	ACA, ACG, ACC, ACU
18	Tritopan	UGA, UGG
19	Tirosin	UAC, UAU
20	valin	GUA, GUG, GUC, GUU

3. Perbedaan DNA dan RNA

Perbedaan antara DNA dan RNA dapat dilihat di tabel berikut.

No	DNA (Deoksiribsa Nucleid Acid)	No	RNA (Ribosa Nucleid Acid)
1	Hanya terdapat dalam kromosom.	1	Selain di nukleus, juga terdapat di sitoplasma terutama di ribosom.
2	Berbentuk rantai doubel helix.	2	Berbentuk rantai tunggal.
3	Kadar tetap dan fungsinya mengendalikan faktor genetis dan sintesis protein.	3	Kadarnya tidak tetap dan fungsinya sebagai sintesis protein.
4	Basa nitrogen terdiri atas purin (adenin(A) dan (guanin(G), dan pirimidin (sitosin (S) dan timin (T).	4	Basa nitrogennya terdiri atas purin : adenin(A) dan guanin (G)dan pirimidin : sitosin (S) dan urasil(U)
5	Menggunakan deoksiribosa sebagai komponen gulanya.	5	Menggunakan ribosa sebagai komponen gulanya.

4. Macam-macam RNA

RNA meliputi RNA duta (RNA-d), RNA transfer (RNA-t), dan RNA ribosom (RNA-r).

a. RNA duta (RNA-d)

RNA-d berfungsi membawa informasi genetis. RNA-d bertindak sebagai pola cetakan untuk membentuk polipeptida dengan mengatur urutan asam amino dari polipeptida yang disusun. RNA-d disebut juga kodon, karena bertugas membawa kode-kode geneti an sebagai cetakan untuk mensintesis prootein.

b. RNA transfer (RNA-t)

RNA-t berfungsi menterjemahkan kodon dari RNA-d dan sebagai pengikat asam amino yang disusun menjadi protein didalam ribosom. Pada RNA-t terdapat bagian yang berfungsi sebagai antikodon yang berhubungan dengan kodon dan bagian lain yang berfungsi mengikat asam amino.

c. RNA ribosom (RNA-r)

RNA-r terdapat didalam ribosom dan dihasilkan oleh gen khusus yang terletak di kromatin pada nukleus.

5. Mekanisme sintesis protein

Proses sintesis protein melibatkan DNA, RNA-d, RNA-t, dan RNA-r. Sintesis protein dibangun didalam ribososm dengan asam amino yang terdapat didalam plasma sebagai bahannya. Sintesis protein terjadi melelui 2 tahap sebagai berikut.

a. Tahap transkripsi

proses pembentukan RNA oleh DNA disebut transkripsi . pada proses transkripsi , transfer informasi genetika dapat berlangsung dari DNA ke RNA. Rantai ganda DNA dibuka oleh enzim polimerase RNA, sekaligus memecu penggabungan ribonukleosida trifosfat pada rantai tunggal DNA. Melekatnya enzim polimerase RNA dan DNA tersebut akan menyebabkan terbukanya sebagian kecil dari rantai DNA panjang. Akibatnya, basa-basa nitrogen yang telah bebas pada rantai tunggal DNA akan bekerja sebagai cetakan untuk terbentuknya rantai RNA.

Ribonukleosida trifosfat yang telah ada yaitu ATP, GTP, STP, dan UTP akan terikat pada basa nitrogen yang sesuai dari rantai DNA. Dalam hal ini, ATP akan menempel pada basa nitrogen timin, GTP akan menempel pada basa nitrogen sitosin, STP pada basa nitrogen guanin, dan UTP pada basa nitrogen adenin. Dua buah fosfat dari masing-masing ribonukleosida trifosfat akan menjadi ribonukleosida monofosfat. Dengan bantuan enzim polimerase RNA, ribonukleosida monofosfat akan bergabung membentuk rantai ribonukleotida, yang selanjutnya membentuk rantai tunggal RNA. Setelah beberpa saat pembentukan, RNA melepaskan diri dari cetakan DNA. Dengan terlepasnya rantai RNA, maka ikatan hidrogen pada rantai DNA yang telah terputus akan bergabung lagi sehingga terbentuk lagi rantai ganda DNA.

Sintesis RNA dimulai dengan basa adenin atau guanin, dalam hal ini ditentukan oleh basa nitrogen yang terdapat pada rantai DNA cetakan. Hasil rantai tunggal RNA ini adalah RNA-d yang segera keluar dari nukleus sel menuju ribosom pada sitoplasma. Satu molekul RNA-d membuat untaian ribosom untuk mmensintesis polipeptida.

b. Tahap translasi

setelah pada tahap transkripsi RNA-d melekat ke ribosom maka RNA-t aktif mengikat asam amino yang larut dalam plasma. Tiap RNA-t mengikat asam amino tertentu, selanjutnya dibawa ke ribosom. Ujung RNA-t berkaitan dengan RNA-d melalui basa nitrogen pasangannya. Basa nitrogen RNA-d yang setangkup dengan basa nitrogen RNA-d disebut antikoodon.

Skema perjalanan sintesis protein yaitu:

1. DNA-t mencetak RNA-d untuk membawa informasi pembentukan protein berdasar urutan basa nitrogennya.

2. RNA-d keluar dari inti menuju ribosom dalam plasma.

3. RNA-t menuju ke ribosom membawa asam amino yang sesuai dengan kodon yang dibawa RNA-d. RNA-t bergabung dengan RNA-d sesuai dengan pasangan basa nitrogen.

4. asam-asam amino yang terjadi berjajar-jajar dengan urutan yang sesuai kode. Asam amino didalam ribosom akan membentuk suatu rangkaian yang disebut polipeptida. Kumpulan polipeptida disebut protein.