Dalam sebuah keluarga dimana terdapat anggota keluarga, yaitu bapak, ibu, dan anak-anaknya. Dan pernahkah kamu memperhatikan dengan seksama antara orang tau dan anak-anaknya tentu terdapat kemiripan atau memiliki ciri-ciri yang hampir sama. Hal ini disebabkan adanya pengaruh pewarisan sifat orang tua kepada anaknya. Adanya pewarisan sifat yang hampir sama antara anak dan orang tuanya karena adanya pengaruh bahan genetika.
Genetika berasal dari bahasa latin yaitu “Genos” yang memiliki arti asal-usul atau suku bangsa. Jadi genetika sebagai ilmu dapat diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat kepada keturunannya (hereditas) dimana substansi genetika sendiri meliputi materi atau bahan pembawa sifat genetik yaitu kromosom yang terdiri dari protein, dan asam nukleat. Sedangkan asam nukleat sendiri terdiri dari DNA dan RNA dan pada DNA terdapat gen yang merupakan unit terkecil yang menyimpan informasi genetika serta mengatur metabolisme tubuh.
A. Kromosom
Setiap makhluk hidup memiliki berjuta-juta sel di dalam tubuhnya. Setiap sel pada makhluk hidup terdapat nukleus yang memiliki inti sel dan di dalam nukleus terdapat kromosom. Kromosom adalah sebuah unit yang berbentuk padat dan terdiri dari dua komponen yaitu protein dan asam nukleat yang tersusun oleh DNA dan RNA yang mana di dalam DNA terdapat gen yang mengatur metabolisme dalam tubuh.
Istilah kromosom berasal dari kata “Chroma” yang artinya berwarna dan “Soma” yang artinya badan dan kromosom pertama kali diperkenalkan oleh Waldeyer (1888). Kromosom dapat dilihat dengan jelas apabila diamati dengan mikroskop pada tahap metafase ketika sel mengalami pembelahan. Proses pengemasan DNA dan protein terjadi pada tahap profase. Pada saat tahap profase, untai DNA dipintal dalam suatu protein histon. Kemudian DNA menjadi suatu unit yang disebut dengan nukleosom. Nukleosom ini akan bergabung membentuk solenoid yang berbentuk lipatan-lipatan dan membentuk benang. Selanjutnya selenoid yang satu dengan yang lainnya bergabung membentuk struktur benang halus yang padat yang disebut kromatin dan kromatin ini mudah menyerap warna. Benang-benang kromatin dapat merapat, memendek, dan membesar kemudian membentuk kromosom. Dalam kromosom terdapat protein histon dan nonhiston yang dapat menggulung kromosom menjadi padat dan mempertahankan keutuhan kromatin. Berikut adalah gambar kromosom, letak dan bagiannya.
a. Ukuran Kromosom
Ukuran kromosom pada setiap makhluk hidup berbeda-beda. Panjang kromosom berkisar antara 0,2 – 50 mikron dan memiliki diameter 0,2 – 20 mikron. Pada kromosom manusia panjangnya sekitar 6 mikron. Sedangkan pada tumbuhan umumnya kromosom berukuran besar daripada kromosom hewan dimana kromosom tumbuhan dapat mencapai panjang 50 mikron dan biasanya apabila semakin panjang jumlahnya akan semakin sedikit.
b. Bagian dan Struktur Kromosom
Secara umum kromosom terdiri dari bagian-bagian seperti berikut.
- Kromatid adalah salah satu bagian dari dua lengan hasil replikasi dimana kromatid yang berpasangan membentuk kromosom.
- Kromonema adalah benang-benang spiral yang terlihat selama tahap profase atau monofase.
- Kromomer adalah struktur yang berupa manik-manik yang merupakan gabungan dari materi kromatin. Selain itu kromomer juga merupakan nukleosom dari kromonema. Kromomer kadang dapat dilihat pada saat tahap interfase kromomer.
- Sentromer adalah bagian menyempit dan merupakan daerah pelekukan kromosom.
- Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulat pada ujung lengan kromatid.
- Telomer adalah bagian terujung kromosom yang berfungsi untuk menjaga agar DNA di daerah tersebut tidak terurai.
Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dibedakan menjadi 4 macam yaitu:
- Metasentris adalah sentromer yang terletak di tengah kromosom.
- Submetasentris adalah sentromer yang terletak di submedian salah satu ujung kromosom
- Akrosentris adalah sentromer yang terletak di bagian subterminal (dekat ujung kromosom)
- Telosentris adalah sentromer yang terletak di ujung kromosom.
Berdasarkan jumlah sentromernya, kromosom dibagi menjadi 3 macam yaitu, monosentris, disentris, dan polisentris.
- Monosentris adalah kromosom yang hanya memiliki 1 buah sentromer
- Disentris adalah kromosom yang memiliki 2 sentrosom
- Polisentris adalah kromosom yang memiliki banyak sentrosom
c. Tipe dan Jumlah Kromosom
Di dalam tubuh makhluk hidup terdapat kromosom yang berpasangan yang disebut kromosom homolog yang memiliki sifat diploid (2n) karena memiliki 2 set kromosom. Sedangkan kromosom dalam sel kelamin tidak berpasangan dan memiliki sifat haploid (n) karena hanya memiliki 1 set kromosom saja.
Kromosom terbagi menjadi 2 tipe, yaitu:
- Autosom (kromosom tubuh), yaitu kromosom yang biasanya tidak berperan dalam menentukan jenis kelamin
- Genosom (kromosom seks), yaitu sepasang kromosom yang menentukan jenis kelamin. Genosom dibedakan menjadi 2 yaitu, kromosm-x dan kromosm-y
Dalam setiap nukleus sel manusia terdapat 23 kromosom yang berpasangan dimana terdiri dari 22 pasang autosom dan 2 pasang genosom. Penulisan simbol kromosom pada manusia yaitu 44A + XY atau 22AA + XY dengan kromosom pada sel telur 22A + X dan pada sel sperma 22A + X atau 22A + Y. Pengaturan kromosom berdasarkan panjang, jumlah dan bentuk kromosom disebut kariotipe, sedangkan hasil pengaturannya disebut kariogram. Berikut adalah gambar kariogram pada manusia.
Jumlah kromosom dalam satu spesies sama, namun berbeda bagi spesies lain. Berikut adalah perbedaan jumlah kromosom pada beberapa organisme.
B. Gen
Istilah gen pertama kali diperkenalkan oleh W. Johansen. Gen adalah satuan unit genetik terkecil yang menyimpan informasi genetika dan merupakan satuan unit yang mengunstuksi untuk mengatur pewarisan sifat yang akan diturunkan kepada keturunannya. Gen memiliki peran dalam mengatur satu sifat khusus. Secara kimiawi gen adalah sepenggal dari DNA. Genom merupakan seluruh informasi genetis yang tersimpan dalam DNA. Penulisan gen ditulis dalam bentuk huruf kapital untuk gen pembawa sifat dominan dan huruf kecil untuk gen pembawa sifat resesif. Gen memiliki fungsi diantaranya adalah sebagai berikut.
- Mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu
- Mengandung informasi genetik yang akan diturunkan dari generasi ke genaerasi berikutnya
- Mengontrol pembuatan polipeptida
C. Alel
Istilah alel berasal dari bahasa latin “Allelon” yang berarti bentuk lain. Istilah ini diperkenalkan oleh W. Bateson dan E. R Sauderes. Alel adalah gen-gen yang terletak bersesuaian dengan kromosom homolog. Alel dapat memiliki fungsi atau sifat sama dan saling mendukung atau berlawanan. Alel memiliki sifat yang sama disebut alel homozigot (identik), sedangkan alel yang memiliki sifat yang tidak sama disebut dengan alel heterozigot. Apabila dalam lokus yang sama terdapat lebih dari satu alel maka disebut alel ganda.
D. Asam Nukleat
Asam nukleat terdiri dari dua macam yaitu:
a. DNA
DNA adalah materi genetik tempat menyimpan informasi genetik. DNA terdapat pada nukleus tepatnya di dalam kromosom. Selain itu ditemukan juga DNA yang terdapat di luar nukleus seperti dalam mitokondria dan sentriol. DNA tersusun atas banyak nukleotida (polinukleotida), dan setiap nukleotida terdiri atas gugusan gula deoksiribosa, asam fosfat, dan basa nitrogen.
DNA memiliki model struktur. Struktur DNA merupakan dua rantai polinukleotida yang saling terpilin dan membentuk double helix. Berikut adalah gambar susunan DNA double helix.
Pada rantai tersebut, sitosin (C) selalu dihubungkan dengan guanin (G) oleh tiga ikatan hidrogen, Adenin (A) selalu dihubungkan dengan timin (T) oleh dua ikatan hidrogen. Hal ini menyebabkan keempat basa nitrogen tidak memiliki jumlah yang sama dalam suatu DNA. Akan tetapi jumlah adenin akan selalu sama dengan timin dan jumlah guanin akan selalu sama dengan jumlah sitosin. Selanjutnya basa nitrogen akan membentuk rangkaian persenyawaan kimia dengan deoksiribosa menjadi nukleosida atau deoksiribonukleosida. Akan tetapi, sebelum nukleosida membentuk suatu molekul DNA, nukleosida harus bergabung dengan gugus fosfat untuk membentuk suatu nukleotida atau deoksiribonuklotida. Nukleosida ini berperan sebagai unsur awal untuk sintesis DNA.
DNA dapat bersifat heterokatalitik dan autokatalitik. DNA bersifat heterokatalitik karena melalui sintesis protein mampu membentuk RNA sedangkan DNA bersifat autokatalitik karena dapat melakukan replikasi menghasilkan DNA baru. Ada tiga jenis hipotesis tentang replikasi DNA.
- Replikasi Konservatif, yaitu rantai double helix DNA lama tetap kemudian menghasilkan cetakan rantai double helix DNA yang baru
- Replikasi Semikonservatif yaitu rantai double helix DNA lama memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita tunggal pasangannya
- Replikasi Dispertif yaitu rantai double helix DNA terputus-putus kemudian DNA yang telah terputus tersebut akan membentuk segmen baru. Kemudian segmen baru yang telah terbentuk tersebut akan bergabung dengan segmen lama untuk membentuk DNA baru.
Dari tiga hipotesis model replikasi DNA yang telah disebutkan diatas yang paling banyak didukung oleh para ahli sebagai replikasi DNA paling tepat adalah replikasi DNA semikonservatif. Selanjutnya terdapat beberapa enzim yang berperan dalam replikasi DNA yaitu; enzim helikasi, polimerase, dan enzim ligase.
- Enzim Helikase, berfungsi untuk menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida
- Enzim Polimerase, berfungsi untuk merangkai rantai-rantai mononukleotida untuk membentuk DNA baru
- Enzim Ligase, berfungsi untuk menyambung ulir tunggal DNA yang baru terbentuk
b. RNA (Ribonucleid Acid)
RNA memiliki rantai yang lebih pendek daripada DNA. RNA adalah hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA. RNA berperan sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA memiliki struktur berupa rantai tunggal polinukleotida yang tersusun atas molekul basa nitrogen, gula D-ribosa (pentosa), dan gugus fosfat. Basa nitrogen pada RNA terdiri atas basa purin yang meliputi Adenin (A) dan guanin (G) serta basa pirimidin yang meliputi urasil (U) dan sitosin (C). Berikut adalah struktur RNA yang merupakan rantai tunggal.
Terdapat 3 tipe RNA yaitu, rRNA (ribosomal RNA), mRNA (Message RNA), tRNA (Transfer RNA). rRNA atau ARN Ribosom adalah RNA yang dibuat di dalam sitoplasma yang memiliki fungsi untuk mempermudah perekatan yang spesifik antara kodon tRNA dengan mRNA selama sintesis protein. mRNA atau ARN Duta adalah RNA yang dibentuk di nukleus dan merupakan rantai tunggal panjang. mRNA memiliki fungsi membawa kode genetik (kodon) dari RNA ke ribosom. tRNA (Transfer RNA) adalah RNA yang terdapat di sitoplasma yang memiliki fungsi menerjemahkan kodon dari mRNA menjadi asam amino.
Tabel Perbedaan DNA dengan RNA
E. Sintesis Protein
Semua aktivitas sel dikendalikan oleh aktivitas nukleus (inti sel), pengendalian ini berkaitan dengan aktivitas nukleus dalam memproduksi protein. Protein merupakan penyusun utama dari semua organel sel manapun dalam penggandaan kromosom. Protein merupakan polipeptida (gabungan beberapa asam amino), maka untuk membentuk suatu protein dibutuhkan asam amino. Pada saat sintesis protein terjadi proses penerjemahan gen menjadi urutan asam amino yang disebut Ekspersi Gen. Terdapat 2 tahap dalam sintesis protein yaitu tahap transkripsi dan translasi dan pada kedua tahap ini masing-masing dimulai dari tahap insiasi (permulaan), elongasi (pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran).
Leave a Reply