3. Substansi Genetik

Telah kalian pelajari di kelas X dalam subbab cabang-cabang biologi, bahwa Genetika adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari berbagai aspek yang menyangkut pewarisan sifat dan variasi sifat pada organisme. Pewarisan sifat pada organisme ini dipengaruhi oleh substansi genetic di dalam sel-selnya. Substansi genetik ini meliputi gen, asam nukleat (DNA dan RNA) dan kromosom.

A. Kromosom 

Di dalam nukleus terdapat benang-benang halus yang disebut kromatin. Ketika suatu sel siap membelah, benang-benang halus tersebut itu dipintal dan membentuk  kromosom (seperti tampak pada Gambar di samping).
Kromosom merupakan sesuatu berstruktur padat yang terdiri dari dua komponen molekul, yaitu protein dan DNA. Struktur padat kromosom hanya dapat terlihat dengan jelas pada tahap metafase saat pembelahan sel.

  •  Bagian-bagian Kromosom

Suatu kromosom terdiri dari beberapa bagian, yaitu kromatid, kromomer, sentromer, kinetokor, satelit, dan telomer.

  1. Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi (perbanyakan) kromosom. Kromatid melekat satu sama lain di bagaian sentromer.
  2. Kromomer merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase.
  3. Sentromer adalah daerah konstriksi (pelekukan) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokor adalah bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya lengan kromosom.
  4. Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid. Satelit terbentuk karena adanya konstriksi sekunder di daerah tersebut.
  5. Telomer merupakan istilah yang menunjukkan daerah terujung pada kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai.
  • Bentuk-Bentuk Kromosom
  1. Kromosom metasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya di tengah-tengah lengan kromatid, sehingga secara relatif sentromer membagi kromatid menjadi dua bagian.
  2. Kromosom submetasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya tidak berada di tengah lengan kromatid sehingga kromatid tidak terbagi sama panjang.
  3. Kromosom Akrosentrik adalah kromosom yang letak sentromernya berada pada posisi antara ujung dengan bagian tengah kromatid.
  4. Kromosom telosentrik adalah kromosom yang letak sentromernya di ujung suatu kromatid.
  • Macam-macam Kromosom

Manusia memiliki 46 kromosom. Kromosom-kromosom tersebut dapat disusun berpasang-pasangan dimulai dengan kromosom yang terpanjang. Kromosom yang membentuk pasangan memiliki panjang, posisi sentromer, dan pola pewarnaan yang sama dinamakan kromosom homolog. Kedua kromosom dari setiap pasangan membawa gen (unit instruksi yang mempengaruhi sifat herediter tertentu) yang mengendalikan karakter warisan yang sama.

Ada 2 macam Kromosom yaitu: 1) Kromosom Tubuh (Autosom), merupakan kromosom yang tidak menentukan jenis kelamin. Pada manusia pria dan wanita bentuk serta jumlahnya sama yaitu 22 pasang autosom (22AA atau 44A). 2) Kromosom Seks (Gonosom), merupakan kromosom yang menentukan jenis kelamin. Pada manusia pria (XY) dan wanita(XX), keduanya memiliki bentuk atau jenis yang berbeda. Jumlah kromosom pada beberapa organisme dapat dilihat pada Tabel 3.1.

B. Gen

Di dalam kromosom terdapat informasi genetik yang mengatur dan menentukan seluruh proses di dalam tubuh yang disebut gen. Gen menempati tempat tertentu yang berada dalam kromosom yang disebut lokus.

Gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian disebut alel. Apabila ada lebih dari satu alel yang menempati lokus yang sama disebut alel ganda. Lihat Gambar 3.3!

C. Asam Nukleat

Substansi dasar nukleus terdiri dari nukleoprotein yang dibangun oleh senyawa protein dan asam nukleat. Ada 2 jenis asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas, yaitu DNA dan RNA. Keduanya bertanggung jawab dalam sintesis protein dan mengontrol sifat-sifat keturunan.

  • DNA (Deoxyribo Nucleic Acid = Asam Deoxiribo Nukleat) 

DNA adalah rantai doble heliks berpilin ke kanan yang terdiri atas polinukleotida seperti tampak pada. DNA memiliki struktur Gula, Pospat dan Basa nitrogen yang terdiri dari purin (Adenin dan Guanin) dan pirimidin (Cytosin dan Timin).

Gula dan pospat sebagi tangga utama dan basa nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan tetap : guanin dengan sitosin (dihubungkan oleh 3 atom H), timin dan adenin (dihubungkan oleh 2 atom H). Struktur DNA dapat kalian lihat pada Gambar 3.4. Rangkaian antara Deoxiribosa dengan purin dan pirimidin disebut nukleosida. Nukleosida tersebut akan berikatan dengan fosfat membentuk nukleotida. Gabungan dari nukleotida-nukleotida akan membentuk rantai DNA yang disebut polinukleotida.

Replikasi DNA

Replikasi DNA berarti penggandaan. Ada 3 model replikasi DNA yaitu :

  1. Model konservatif, menyatakan bahwa 2 rantai DNA bereplikasi tanpa memisahkan rantai-rantainya.
  2. Model semi konservatif, menyatakan bahwa 2 rantai DNA berpisah kemudian bereplikasi.
  3. Model dispersif, menyatakan bahwa DNA terpecah menjadi potongan-potongan yang kemudian bereplikasi.

Gambar 3.5 Model replikasi DNA

RNA (Ribo Nucleic Acid = Asam Ribo Nukleat)

RNA adalah polimer ribonukleotida. Struktur purinnya terdiri dari adenin dan guanin sedangkan struktur basa pirimidinnya terdiri dari cytosin dan urasil.RNA berperan dalam sintesis protein.

Berdasarkan letak dan fungsinya dalam sintesis protein, RNA dibedakan menjadi :

1) Messanger RNA (mRNA) atau disebut RNA duta, berfungsi sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida yang merupakan hasil transkripsi rantai DNA. Terdapat di anak inti sel. Triplet kode genetik pada mRNA disebut kodon.

2) Transfer RNA (tRNA) merupakan RNA yang berfungsi sebagai penerjemah kodon dari mRNA sehingga disebut juga sebagai antikodon. RNA ini berfungsi mengikat asam-asam amino yang akan disusun menjadi pita polipeptida di ribosom, letaknya di sitoplasma.         

3) Ribosom RNA (rRNA) merupakan RNA yang terdapat di dalam ribosom, bertugas untuk memasangkan kodon mRNA dengan antikodon tRNA dan menggeser rantai-rantai supaya terbentuk polipeptida (protein), letaknya di ribosom.

Agar kalian lebih memahami perbedaan atara DNA dan RNA klik video pembelajaran berikut ini!


D. HUBUNGAN DNA, GEN dan KROMOSOM

Gambar 3.6 Kedudukan DNA di dalam kromosom dan sel

DNA merupakan molekul panjang yang menyimpan informasi genetik. Total informasi genetis yang di dalam DNA suatu sel disebut dengan genom.

Genom DNA tersusun atas gen-gen. Tiap gen mengandung satu unit informasi mengenai suatu karakter yang dapat diamati. Gen terdapat di dalam kromosom, dengan kata lain gen adalah fragmen DNA di dalam kromosom. Kromosom  dengan DNA tersimpan di dalam nukleus (Gambar 3.6).

E. SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein adalah proses pembentukkan protein dari monomer peptida yang diatur susunannya oleh kode genetik. Sebelum sintesis protein berlang-sung, terlebih dahulu diadakan persiapan pemasangan asam amino pada salah satu ujung tRNA. Satu asam amino harus diikatkan pada salah satu ujung tRNA dengan antikodon yang benar. Enzim yang melakukan proses ini adalah enzim tRNA aminoasil sintetase. Enzim ini mengikatkan asam amino pada bagian sisi asam amino kemudian tRNA dengan antikodon spesifik untuk asam aminonya. Selanjutnya, tRNA dan asam amino berikatan pada enzim sebelum akhirnya dilepaskan.

Sintesis protein terdiri dari 2 tahapan besar yaitu transkripsi dan translasi.

a. Transkripsi

DNA membuka menjadi 2 rantai/untai  terpisah, dan hanya salah satu untai DNA yang ditranskripsi (dicopy). Untai yang ditranskripsi dinamakan Untai minus = Template = Antisense =  Noncoding dan arahnya 3′ –> 5′,  sedangkan yang tidak  = ditranskripsi disebut Untai plus= Antitemplate = Sense =  Coding dan arahnya 5′ –> 3′. Enzim RNA Polimerase membuka pilinan untai DNA dan memasukkan nukleotida-nukleotida untuk berpasangan dengan DNA antisense sehingga terbentuklah untai mRNA. Untai mRNA ini berisi kode-kode genetik yang disebut kodogen atau kodon. Pada gambar 3.7 disajikan contoh proses transkripsi. Tampak pada gambar bahwa urutan basa pada mRNA adalah sama dengan untai sense, hanya saja basa U pada mRNA diganti T pada DNA.

b. Translasi

RNAd/mRNA yang sudah terbentuk keluar dari anak inti sel menuju ribosom di sitoplasma. Disana, kodon yang dibawa mRNA dibaca oleh ribosom dan diterjemahkan oleh tRNA. Selanjutnya tRNA akan membawa asam amino hasil terjemahan kodon sekaligus membawa antikodon yang sesuai dengan kodon yang diterjemahkan. Ketika antikodon pada tRNA cocok dengan kodon mRNA, rantai bergeser ke tengah. Kodon mRNA berikutnya dicocokkan dengan antikodon tRNA berikutnya, kemudian asam amino yang pertama berikatan dengan asam amino kedua yang dibawa tRNA kedua. tRNA pertama keluar dari ribosom dan seterusnya.

Proses ini berlangsung hingga kodon stop, ribosom subunit besar dan kecil terpisah, mRNA dan tRNA keluar dari ribosom. Kodon stop meliputi UAA,UAG, UGA.

Untuk lebih memahami proses transkripsi dan translasi, simak video berikut:

Pada Tabel 3.2 kita dapat melihat ada 64 kode genetik. Dari 64, 61 di antaranya mengkode  asam amino. Tampak juga pada tabel tersebut  kodon AUG memiliki fungsi ganda. Kodon ini tidak hanya mengkode asam amino metionin (Met), tetapi juga berfungsi sebagai sinyal start. Oleh karena itu, ketika rantai polipeptida mulai disintesis, maka metioninlah sebagai pemula.

Ingin lebih jelas lagi? Simak video berikut:

20 thoughts on “3. Substansi Genetik

  1. Bu mau bertanya,pada gambar kromosom terdapat sentromer,p,dan q.kemudian pertanyaanya apakah p dan q adalah protein dan DNA?
    terimakasih bu

    Suka

  2. bu, mau bertanya, manusia memiliki kromosom 23 pasang dengan rumus 22AA+XX / 22AA+XY, mengapa simpanse dan orang utan memiliki kromosom 24 pasang sedangkan rumusnya 22AA+XX / 22AA+XY? dan mengapa padi memiliki kromosom 12 pasang sedangkan rumusnya 12AA+XX / 12AA+XY?

    Suka

    • Maksudnya seperti ini, jumlah kromosom manusia 23 pasang terdiri dari 22 pasang kromosom autosom (22AA) dan 1 pasang kromosom seks (XX jika sel telur, XY jika sel sperma). Jadi penulisan rumus kromosom tubuh manusia jika pria = 22AA + XY, jika wanita = 22AA + XX.
      Untuk simpanse dan orang utan yang benar rumusnya 23AA + XX / 23AA + XY. Dan Padi yang benar 11AA + XX / 11AA + XY. Dengan demikian ini sebagai ralat untuk penulisan kromosom somatik pada tabel 3.1

      Suka

  3. maaf bu saya mau bertanya, mengapa timin hanya ada di DNA dan urasil hanya ada di RNA apakah karena mereka mempunyai tugas masing masing atau ada alasan lain bu??

    Suka

  4. bu saya mau nanya, apabila dalam proses translasi dalam sintesis protein tidak terdapat kodon stop, apakah translasi tersebut tidak akan berakhir? dan apa pengaruhnya dalam sintesis protein?
    terimakasih…

    Suka

  5. Bu saya mau bertanya, jika pada proses translasi antikodon pada tRNA tidak cocok dengan kodon mRNA apakah antikodon tersebut masih berperan dalam proses translasi atau tidak akan terjadi proses translasi?

    Suka

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s