Substansi Genetika

Apa yang menentukan sifat dan karakteristik seseorang?  Apa yang membuat kita mirip dengan orang tua kita? Mengapa setiap ras memiliki cirri fisik yang berbeda? Semua jawaban atas pertanyaan tersebut ada dalam bab ini. Dalam bab ini kita akan membahas DNA. DNA adalah alasan mengapa saya dan kalian semua memiliki karakteristik baik secara fisik maupun tingkah laku seperti ini. Banyak hal menarik yang akan kalian temukan dalam bab ini yang akan membuat kalian terkagum-kagum akan semua yang ada dalam tubuh kita. Banggalah dalam menjadi diri kita yang sekarang !! Selamat membaca!!

Kromosom

Setial sel yang ada dalam tubuh kita tersusun dari nukelus dan sitoplasma. Dalam nucleus atau inti sel tersebut terdapat benang-benang halus yang dinamakan kromatin. Ketika sel tersebut membelah maka benang-banang halustersebut akan membentuk kromosom. Kromososm terdiri dari protein serta DNA. Untuk lebih jelasnya mari kita baca penjelasan dibawah ini :

Nukleosom (Unit Dasar Kromosom)

Pemyusunan DNA terjadi pada tahap profase. Pada awalnya DNA terpintal pada suatu sel protein yang disebut histon untuk menjadi suatu unit yang disebut nukleosom. Nukleosom ini akan membentuk benang-benang padat dan terpintal menjadi suatu lipatan solenoid. Lipatan solenoid ini akan tersusun menjadi benang kromatin. Benang tersebut tersusun dari sepasang lengan kromatid yang membentuk kromosom.

            Bagian-bagian dan bentuk kromosom

            1. Kromatid

                        Kromatid merupakan salah satu dari kedua lengan kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Kromatid juga sering disebut kromonema. Kromonema atau kromatid ini terlihat selama tahap profase dan berbentuk filament yang tipis.

            2. Kromomer

                        Kromomer memiliki struktur yang seperti manik-manik. Kromomer merupakan hasil dari akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat pada tahap interfase.

            3. Sentromer

                        Sentromer adalah daerah pelekukan di sekitar daerah pertengahan kromosom. Terdapat kinetokor pada sentromer yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti.

            4. Satelit

                        Satelit merupakan bagian dari kromosom yang berbentuk bulatyang terletak di ujung lengan kromatid.

            5. Telomer

                        Telomer merupakan daerah terujung pada kromosom dan berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian ujung kromosom. Terdapat 4 jenis telomer berdasarkan letaknya pada lengan kromatid.

o   . Kromosom metasentrik

§  letak sentromer pada kromosom ini berada di tengah-tengah lengan kromatid.

o   Kromosom submetasentrik

§  Letak sentromernya tidak berada di tengah-tengah sehingga kromatid tidak terbagi sama panjang.

o   Kromosom akrosentrik

§  Letak sentromernya berada pada posisi antara ujung dengan bagian tengah kromatid.

o   Kromosom telosentril

§  Letak sentromernya di ujung suatu kromatid.

Tipe dan jumlah kromosom

Tampilan visual kromosom setiap individu dinamkan kariotipe. Tipe dan jumlah kromosom setiap makhluk hidup berbeda-beda.  Seperti pada manusia yang setiap sel somatik (semua sel selain sperma dan ovum)  berjumlah 46 kromosom. Pasangan kromosom yang memiliki panjang, posisi sentromer, dan pola pewarnaan yang sama disebut kromosom homolog. Setiap pasangan membawa gen yang membawa sifat herediter tertentu dan mengendalikan sifat pewarisannya. Terdapat perbedaan antara sel somatik pada betina dan jantan yaitu pada betina terdapat XX dan pada jantan terdapat XY. Karena menentukan jenis kelamin suatu individu dinamakan genosom atau kromosom seks. Kromosom lain selain genosom disebut autosom. 

Peranan Kromosom

Seperti yang telah kita ketahui bahwa kromosom tersusun atas protein dan DNA. DNA adalah tempat penyimpanan seluruh informasi genetic. Total informasi yang disimpan dalam gen disebut genom.penjelasa lebih lanjut sebagai berikut.

o   Gen

Gen pertama kali ditemukan oleh W. Johannsen pada tahun 1909. Secara kimia, dapat dikatakan bahwa unit informasi genetik adalah DNA. Letak gen pada kromosom disenut lokus. Letak gen pada suatu kromosom dilambangkan dengan garis pendek horizontal yang melewati garis panjang vertikal.

o   Alel

Alel adalah bentuk lain dari gen. Alel pertama kali diperkenalkan oleh  W. Bateson dan E. R. Saunders pada tahun 1902. Alel inilah yang menjelaskan mengapa adanya variasi pada pewarisan suatu sifat. Ketika suatu satu pasang alel menimbulkan suatu karakter yang sama disebut homozigot. Kebalikannya adalah heterozigot yang merupakan 2 alel yang berbeda untuk sebuah gen. Penampakan luar suatu organisme tidak menandakan susunan gen atau komposisi gen orang tersebut. penampakan luar atau secara fisik suatu organisme disebut fenotip dan penyusunnya disebut genotip.

DNA

DNA merupakan deoxyribonucleic acid yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan seluruh informasi genetic.DNA adalah makromolekul polinukleotida. Dibawah ini adalah unsur-unsur wajib yang terdapat dalam setiap DNA :

·         Gula 5 karbon (2-deoxyribosa

·         Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin yaitu adenine (A) dan guanin (G),  serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (C), dan timin (T).

·         Gugus fosfat

Perlu diketahui bahwa unsur utama pembentuk deoxyribonukleosida yang berikatan dengan gugus fosfat adalah nukleotida atau deoxyribonukleotida. Dalam DNA jumlah Adenin selalu sama dengan Timin, serta Guanin selalu sama dengan Sitosin. Ketentuan ini disebut ketentuan Chargaff. Adenin selalu berpasangan denga Timin dan begitu pula Guanin yang selalu berpasangan dengan Sitosin.

Replikasi DNA

Suatu sel membelah secara terus-menerus diamana di setiap selnya terdiri dari DNA penuh dan identik seperti induknya, oleh karena itu DNA harus secara tepat direplikasi atau diperbanyak. Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui 3  cara:

a.       Model konservatif

Yaitu 2 rantai DNA lama tetap tidak berubah yang akan digunakan sebagai cetakan bagi 2 rantai DNA yang baru.

b.      Model semikonservatif

Yaitu 2 rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi  pada masing-masing rantai DNA tersebut.

c.       Model dispersif

Yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. 

RNA(Ribonucleic Acid)

RNA berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik dan sebagai enzim (ribozim) yang dapat mengkatalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.

Berikut ini adalah ketiga gugus molekul yang terdapat pada RNA :

a.       5 karbon (ribosa)

b.      Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin dan pirimidin dimana Timin diganti dengan urasil dan sitosin (C).

c.       Gugus fosfat

Perlu diingat bahwa Purin dan pirimidin yang berikatan dengan ribose membentuk suatu molekul yang dianmakan nukleosida atau ribonukleosida yang merupakan precursor dasar dari sintesis DNA. Ribonukleosida yang berikatan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau disebut dengan ribonukleosida.

Tipe RNA

1.      RNAd

Berfungsi membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom yang berada pada inti sel ke ribosom yang berada di sitoplasma.

2.      RNAr

Merupakan komponen utama dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30-46% molekul RNAr.

3.      RNAt

Merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom. Pada salah satu ujung RNAt ada tiga rangkaian basa pendek yang disebut antikodon.

Perbedaan antara DNA dan RNA

 Bentuk

            DNA memiliki rantai panjang, ganda, dan berpilin (double helix), sedangkan RNA memiliki rantai pendek, tunggal, dan tidak berpilin.

Letak

            DNA terletak di dalam nucleus, kloroplas, mitokondria, sedangkan RNA terletak di dalam nucleus, sitplasma, kloroplas, mitokondria.

Kadar

            DNA memiliki kadar yang tetap sedangkan RNA memiliki kadar yang tidak tetap.

Komponen

Dari segi komponen gula yang terdapat pada DNA adalah deoxyribosa, sedangkan pada RNA hanya ribosa. Walaupun RNA dan DNA memiliki purin yang sama yaitu Adenin dan Guanin, namun RNA dan DNA memiliki basa pirimidin yang berbeda dimana DNA  memiliki Timin dan Sitosin dan RNA memiliki Urasil dan Sitosin.

Kode Genetik

Merupakan cara pengkodean urutan nukleotida pada DNA atau RNA untuk menentukan urutan asam amino pada sintesis protein.

Informasi pada kode genetic ini ditentukan oleh basa nitrogen pada DNA. Berikut ini adalah kamus kode genetik.

§  Dapat dilihat bahwa kode diatas mengandung U dan bukan T dalam susunan triplet. Hal ini karena para ahli genetic memandang triplet yang dibawa oleh molekul RNAd sebagai komponen kode genetika, bukan yanf dibawa DNA.

§  Kodon adalah informasi suatu asama mino tertentu.

§  Kode genetic bersifat degeneratif karena 18 dari 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon yang disebut juga dengan kodon sinonimus.

§  Sintesis Protein

§  Pembentukan asam amino ditentukan oleh gen dan DNA.

§  Ekspresi gen adalah proses dimana informasi yang telah dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein.

§  Ekspresi gen adalah sintesis protein yang terdiri dari 2 tahap, yaitu

            Transkripsi

§  Urutan rantai nukleotida cetakan dari suatu DNA untai ganda disalin untuk menghasilkan satu rantai molekul DNA.

§  Transkripsi adalah sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu cetakan atau sense, sedangkan rantai DNA komplemennya disebut antisense.

§  Transkripsi ini terdiri dari 3 tahap yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi

(1)   Inisiasi

Inisiasi menentukan dimana transkripsi dimulai dan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.

(2)   Elongasi

Setelah sintesis RNA berlangsung, DNA heliks ganda terbentuk kembali dan molekul RNA baru lepas dari cetakan DNA-nya.

(3)   Terminasi

Proses ketika RNA polymerase mentranskripso urutan DNA disebut terminator. Terminator ini berfungsi untuk menghentikan proses transkripsi.

            Translasi

§  Pada proses ini, sel mengartikan suatu kode genetic menjadi protein yang sesuai. RNAt mentransfer asam amino di sitoplasma ke ribosom.

§  Molekul RNAt membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya yang sesuai dengan triplet nukleotida pada ujung RNAt lain yang disebut antikodon.

§  Ribosom memudahkan pelekatan yang spesifik antara antikodon RNAt dengan kodon RNAd selama sintesis protein. Translasi dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :

·         Inisiasi

o   Tahap ini terjai dengan adanya RNAd, sebuah RNAt yang memuat asam amino pertama dari polipeptida dan subunit ribosom.

·         Elongasi

o   Pada tahap ini asam amino berikutnya ditambahkan satu per satu pada asam amino pertama.

·         Terminasi

o   Elongasi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop. Kodon stop seperti UAA, UAG atau UGA, tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai sinyal untuk menghentikan translasi.

Quiz Substansi Genetika

(SPMB ‘10)
1.    Pada mitosis terjadi peristiwa berikut, kecuali :
   a.    Penduplikasian kromosom
   b.    Pembelahan awal induk sel gamet
   c.    Perbanyakan sel-sel somatic

   d.    Pengembangan sistem informasi seluler

   e.    Pemisahan kromosom berpasangan menjadi tunggal

Jawaban: E

Pembahasan: kromosom berpasangan menjadi tunggal terjadi pada miosis

(SPMB’04)
2.    Fase terlama pada mitosis adalah:
a.    Profase
b.    Metafase
c.    Interfase
d.    Telofase
e.    Anafase
Jawaban: A
Pemabahasan : Fase terlama pada mitosis adalah profase, sebab pada profaseterjadi duplikasi kromosom yang memerlukan energipaling besar dan waktu paling lama.
Pada proses spermatogenesis,pengurangan jumlah kromosom terjadi pada saat meiosis II,yaitu pada tahap anaphase II.

(Soal SPMB)
3.    Formula kromosom spermatozoa manusia adalah :
a.    22AA+X atau 22AA+Y
b.    11AA+X atau 11AA+Y
c.    11A+X atau 11A+Y
d.    22A+X atau 22A+Y
e.    22AA+XY atau 22AA+XX
Jawaban :  B
Pembahasan :Formula kromosom pada sel spermatozoa adalah 22 autosom + X atau 22 autosom +Y. Sedangkan formula kromosom pada sel somatisnya : 22 pasang autosom +XY(pada pria) atau 22 pasang autosom + XX(pada wanita).

(Soal UM UGM)
4.    Jumlah ragam t. RNA yang dikenal dalam sitoplasma sel eukariot todak kurang dari
a.    20
b.    30
c.    40
d.    50
e.    60
Jawaban : B
Pembahasan : Jumlah ragam RNA transfer (t RNA) yang dikenal dalam sitoplasma sel eukariot tidak kurang dari 20 macam, tergantung dari 20 macam  asam amino yang telah teridentifikasi baik dalam bentuk asam amino esensil maupun asam amino non esensil untuk memproduksi jenis protein yang diinginkan melalui mekanisme sintesis protein.

(Soal UMPTN)
5.    Jika urutan basa pita DNA yang akan ditranskripsi adalah 5’ GTCAT 3,’maka urutan basa dalam RNA
      duta hasil transkripsi adalah
a.    3’GTCAT 5’
b.    5’GTCAT3’
c.    3’CAGUA5’
d.    5’CAGUA3’
e.    5’TAGTA3’
Jawaban : C
Pembahasan : Jika urutan basa pada pita RNA duta/messenger hasil transkripsi menjadi : 3’CAGUA5’, dan ini berlangsung didalam inti sel eukariotik, kemudian kodon tersebut dibawa dan diterjemahkan oleh RNA transfer ke ribosom untuk segera disintesis menjadi protein.

6.    Monomer dari DNA disebut
a.    RNA
b.    Nukleotida
c.    Protein
d.    Basa nitrogen
e.    Gula pentose
Jawaban : B
Pembahasan : Monomer dari molekul DNA adalah nukleotida.