Materi Substansi Genetik
A. KROMOSOM
1. Bagian dari kromosom
Proses pengemasan DNA dan protein terjadi pada tahap profase. Proses yang terjadi adalah sebagai berikut, Untai DNA dipintal dalam suatu protein histon, menjadi suatu unit yang disebut nukleosom. Nukleosom satu dengan yang lainnya bergabung membentuk benang yang lebih padat dan terpintal menjadi lipatan-lipatan yang disebut dengan solenoid. Solenoid satu dan yang lainnya bergabung dan lebih padat lagi membentuk suatu benang yang disebut kromatin. Benang-benang halus kromatin memadat membentuk lengan kromatid. Lengan kromatid berpasangan membentuk kromosom.
Bagian-bagian kromosom :
2. Unit Dasar Kromosom
Kromosom secara umum terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut :
a. Kromonema : bagian dari kromosom berupa pita bentuk spiral. Kromonema merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid
b. Kromomer : merupakan kromonema yang mempunyai penebalan-penebalan di beberapa tempat yang merupakan akumulasi dari materi kromatin
c. Sentromer : bagian yang menentukan bentuk dari suatu kromosom. Terdapat kinetokor yang berfungsi sebagai tempat perlekatan benang-benang spindle pada tahap anafase pada pembelahan inti. Kromosom dari sebagian besar organisme hanya memiliki sebuah sentromer saja, disebut kromosom monosentris.
d. Telomer : daerah terujung pada kromosom yang berperan untuk menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai.
e. Satelit : tidak selalu ada pada setiap kromosom, merupakan bagian kromosom yang membentuk bulatan dan terletak pada ujung kromatid.
3. Bentuk Kromosom
Bentuk kromosom berdasarkan letak sentromernya terdapat :
b. Submetasentris : sentromer terletak submedian (ke arah salah satu ujung kromosom), sehingga kromosom terbagi menjadi dua bagian yang tidak sama panjang.
c. Akrosentris : sentromer terletak terminal (di dekat ujung kromosom). Satu lengan kromosom sangat pendek, lengan yang lainnya sangat panjang.
d. Telosentris : sentromer terletak di ujung kromosom, sehingga kromosom hanya mempunyai satu buah lengan dan berbentuk lurus seperti batang. Manusia tidak mempunyai bentuk kromosom telosentris.
4. Tipe dan Jumlah Kromosom
Kromosom manusia dibedakan menjadi dua tipe, yaitu
a. Autosom : kromosom yang tidak ada hubungannya dengan penentuan jenis kelamin.
b. Gonosom : sepasang kromosom yang menentukan jenis kelamin. Gonosom dibedakan menjadi dua macam, yaitu kromosom-X dan kromosom-Y.
Dari 46 kromosom di dalam inti sel tubuh manusia, sebanyak 44 buah (22 pasang) merupakan autosom dan 2 buah (sepasang) merupakan gonosom. Sedangkan pada inti sel gamet (sperma dan ovum) memiliki 23 kromosom, sebanyak 22 buah merupakan autosom dan 1 buah merupakan gonosom.
Tebel Cara Penulisan Kromosom
Organisme
|
Jumlah Kromosom
|
Sel Somatis
|
Sel Kelamin
| ||
Betina
|
Jantan
|
Betina
|
Jantan
| ||
Manusia
|
46 /
23 pasang
|
44A + XX /
22AA + XX
|
44A + XY /
22AA + XY
|
22A + X
|
22A + X /
22A + Y
|
Lalat Buah
|
8 /
4 pasang
|
6A + XX /
3AA + XX
|
6A + XY /
3AA + XY
|
3A + X
|
3A + X /
3A + Y
|
B. PESAN KROMOSOM
Pesan dalam kromosom tersimpan dalam bentuk gen yang bertanggung jawab terhadap sifat-sifat genetik, dengan kata lain gen merupakan fragmen DNA di dalam kromosom.
GEN
Merupakan substansi hereditas yang terdapat di dalam kromosom. Gen berfungsi sebagai pembawa informasi genetic dan mengatur perkembangan dan metabolisme individu. Letak suatu gen pada kromosom disebut Lokus. Lokus pada kromosom dianalogkan seperti manik-manik yang berjejer lurus pada seutas benang. Konsep mengenai gen berkaitan dengan Alel. Alel merupakan pasangan gen atau versi alternatif gen yang menjelaskan adanya variasi pada pewarisan suatu sifat.
Simbol gen yang menunjukan karakter resesif ditulis dengan huruf kecil, sedangkan simbol gen yang menunjukan karakter dominan ditulis dengan huruf besar.
Gen secara kimiawi disebut DNA (deoksiribosa nucleid acid) yang merupakan polinukleotida.
DNA (deoxyribonucleic acid) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik.
1. Struktur DNA
Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai struktur heliks beruntai ganda (heliks ganda Watson-Crick). DNA tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, setiap nukleotida terdiri :
a. Satu molekul fosfat
b. Satu molekul gula 5 karbon (dalam hal ini adalah 2-deoksiribosa)
c.
Satu molekul basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri dari :
Satu molekul basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri dari :
1) Purin : Adenin (A) dan Guanin (G)
2) Pirimidin : Timin (T) dan Sitosin (S/C)
Catatan :
ü Satu molekul gula dan satu molekul basa nitrogen disebut nukleosida
ü Ketentuan chargaff menyatakan bahwa perbandingan A/T dan G/S selalu mendekati satu.
ü Watson dan Crick berpendapat bahwa struktur DNA “double helix” hanya dapat stabil, apabila basa adenin dari satu pita berpasangan dengan basa timin dari pita pasangannya, dan basa sitosin berpasangan dengan basa guanin.
ü Pasangan adenin dan timin membentuk 2 ikatan hidrogen (A = T), sedangkan basa sitosin dan guanin membentuk 3 ikatan hidrogen (G ≡ C).
ü Sebuah nukleotida selalu memiliki ujung 3’–OH dan ujung 5’–P, sehingga dalam double helix menurut model Watson-Crick terdapat satu buah pita dengan arah 3’ → 5’, sedangkan pita pasangannya 5’ → 3’.
2. Replikasi DNA
Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan. Kemungkinan terjadinya replikasi DNA melalui tiga model, diantarannya :
a. Konservatif : rantai ganda DNA lama tidak berubah. Berfungsi sebagai cetakan buat DNA baru.
b. Semikonservatif : rantai ganda DNA lama berpisah kemudian rantai baru disintesis pada masing-masing rantai DNA lama.
c. Dispersif : beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan DNA baru. Sehingga DNA lama dan baru tersebar.
Dari ketiga model tersebut model semikonservatif merupakan model yang paling tepat untuk proses replikasi DNA. Replikasi semikonservatif ini berlaku bagi organisme prokariotik maupun eukariotik.
RNA (ribonucleic acid)
Merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik. RNA disintesis oleh DNA di dalam inti sel dengan proses yang disebut tanskripsi.
1. Struktur RNA
RNA merupakan rantai tunggal polinukleotida. setiap ribonukleotida terdiri dari 3 gugus molekul, yaitu :
a. Gugus fosfat
b. Satu molekul gula 5 karbon (dalam hal ini adalah ribosa)
c. Basa nitrogen yang terdiri dari golongan :
1) Purin : Adenine (A) dan Guanine (G)
2) Pirimidin : Urasil (U) dan Sitosin (S/C)
Basa purin dan pirimidin berikatan dengan gula ribosa membentuk nukleosida atau ribonukleosida. Ribonukleosida yang berikatan dengan gugus fosfat membentuk nukleotida atau ribonukleotida.
2. Tipe RNA
RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu :
a. RNA duta (RNAd) atau messenger RNA (mRNA). Terdapat di dalam inti sel (nukleus). Berfungsi untuk membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom yang ada di inti menuju sitoplasma.
b. RNA transfer (RNAt) atau transfer RNA (tRNA). Terdapat di dalam sitoplasma. tRNA berfungsi untuk mengikat asam amino yang terdapat di dalam sitoplasma, kemudian membawanya ke ribosom.
c. RNA ribosomal (RNAr) atau ribosomal RNA (rRNA). Terdapat di dalam ribosom. Berfungsi untuk mensintesis protein dengan menggunakan basa asam amino, yang menghasilkan polipeptida.
PERBEDAAN DNA & RNA
| |||
Parameter
|
DNA
|
RNA
| |
Tempat
|
Inti sel, mitokondria dan kloroplas
|
Inti sel, sitoplasma, mitokondria, kloroplas dan ribosom
| |
Bentuk
|
Double heliks (rantai ganda berpilin) dan panjang
|
Tunggal dan pendek
| |
Kadar
|
Tetap
|
Tidak tetap (dipengaruhi sintesa protein)
| |
Komponen
|
Gula
|
Deoksiribosa
|
Ribosa
|
Basa Nitrogen
|
Purin : adenine (A), guanine (G)
Pirimidin : timin (T), sitosin (S/C)
|
Purin : adenine (A), guanine (G)
Pirimidin : urasil (U), sitosin (S/C)
| |
C. SINTESA PROTEIN
Sintesa (penyusunan) protein suatu makhluk hidup terjadi pada ribosom, dengan tahapan sebagai berikut :
1) Transkripsi (pencetakan)
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai cetakan yang disebut sense, sedangkan pasangan rantai DNAnya disebut rantai antisense. Terjadi di dalam inti sel. Transkripsi terdiri dari tiga tahap, yaitu:
a. Inisiasi (permulaan). Transkripsi diawali oleh promoter, yaitu daerah DNA tempat RNA polimerase melekat. Promoter mencakup titik awal transkripsi dan biasanya membentang beberapa pasang nukleotida di depan titik awal tersebut. Fungsi promoter selain menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua rantai ganda DNA yang digunakan sebagai cetakan.
b. Elongasi (pemanjangan). Ketika RNA bergerak di sepanjang DNA, pilinan rantai ganda DNA tersebut terbuka secara berurutan kira-kira 10-20 basa DNA. Enzim RNA polimerase menambahkan nukleotida ke ujung 3’ dari molekul RNA yang dibentuk di sepanjang rantai ganda DNA. Setelah sintesis RNA berlangsung, rantai ganda DNA akan terbentuk kembali dan RNA baru akan terlepas dari cetakannya.
c. Terminasi (pengakhiran). Transkripsi berlangsung hingga RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang dinamakan terminator. Terminator merupakan urutan DNA yang berfungsi untuk mengakhiri proses transkripsi. Pada prokariotik, transkripsi berhenti pada saat RNA polimerase mencapai titik terminasi. Pada eukariotik, RNA polimerase terus melewati titik terminasi, 10-35 nukleotida, RNA yang telah terbentuk terlepas dari enzim tersebut.
2) Translasi (penterjemahan)
ü Translasi berlangsung di dalam sitoplasma dan ribosom. Translasi merupakan proses penterjemaahan sutu kode genetik menjadi protein yang sesuai. Kode genetik tersebut berupa kodon di sepanjang molekul RNAd, sebagai penterjemaahnya RNAt. RNAt membawa asam amino dari stoplasma ke ribosom.
ü Molekul RNAt membawa asam amino spesifik pada salah satu ujungnya yang sesuai dengan triplet nukleotida pada ujung RNAt lainnya yang disebut antikodon.
ü Misalnya, perhatikan kodon RNAd UUU yang ditranslasi sebagai asam amino fenilalanin. RNAt pembawa fenilalanin mempunyai antikodon AAA yang komplemen dengan UUU agar terjadi reaksi penambahan fenilalanin pada rantai polipeptida sebelumnya
ü RNAt yang mengikat diri pada kodon RNAd harus membawa asam amino yang sesuai ke dalam ribosom. Melekatnya asam amino pada RNAt dibantu oleh enzim aminoasil-RNAt sintetase (aminoacyl-tRNA synthetase).
ü Ribosom memudahkan pelekatan antara antikodon RNAt dengan kodon RNAd selama sintesis protein. Ribososm tersususn atas subunit besar dan subunit kecil yang dibangun oleh protein-protein dan molekul-molekul RNAt.
ü Tahap Transalasi ada tiga yaitu :
a. Inisiasi. Terjadi dengan adanya RNAd, RNAt dan dua subunit ribosom. Pertama-tama subunit kecil ribosom melekat pada tempat tertentu diujung 5’ dari RNAd. Pada RNAd terdapat kodon “start” AUG, yang memberikan tanda dimulainnya proses translasi. RNAt inisiator membawa asam amino metionin, melekat pada kodon inisiasi AUG.
b. Elongasi. Pada tahap elongasi, sejumlah asam amino ditambahkan satu persatu pada asam amino pertama (metionin). Kodon RNAd pada ribosom membentuk ikatan hidrogen dengan antikodon molekul RNAt yang komplemen dengannya. RNAr dari subunit besar berperan sebagai enzim, yang berfungsi mengkatalisis pempentukan ikatan peptida yang menggabungkan polipeptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba. Polipeptida memisahkan diri dari RNAt tempat perlekatan semula, dan asam amino pada ujung karboksilnya berikatan dengan asam amino yang dibawa oleh RNAt yang baru masuk.
Ketika RNAd berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan dengan kodon RNAt. RNAd bergerak bersama-sama dengan antikodon ini dan bergeser ke kodon berikutnya yang akan ditranslasi. Disamping itu, RNAt sekarang tanpa asam amino karena telah diikat pada polipeptida yang telah memanjang. Selanjutnya RNAt keluar dari ribosom. Langkah ini membutuhkan energi yang disediakan oleh hidrolisis GTP.
c. Terminasi. Elongasi berlanjut sampai ribosom mencapai kodon stop. Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, dan UGA. Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai tanda untuk menghentikan proses translasi dan berakhir pula proses sintesis protein.
TABEL KODE GENETIK
Definisi Istilah
Alel : Gen yang dapat menempati lokus yang sama seperti gen yang lainnya pada kromosom tertentu. Bentuk alternatif suatu gen.
Alel ganda : Adanya lebih dari satu alel pada lokus yang sama.
Antikodon : Bagian urutan basa nitrogen tRNA yang komplemen dengan kodon pada mRNA sehingga dapat memastikan asam amino yang dibawa tRNA sesuai dengan kodon mRNA.
DNA : Materi genetik tempat menyimpan informasi genetik.
Gen : Bagian kromosom yang menjadi lokasi sifat-sifat keturunan; faktor keturunan.
Genom : Satu gugus kromosom yang selaras dengan segugus sel dari satu jenis, perangkar kromosom yang terdapat dalam setiap inti sel satu jenis tumbuhan atau hewan tertentu.
Histon : Protein yang larut dalam air, tetapi tidak larut dalam amoniak encer, protein biasa, banyak mengandung asam amino arginin dan lisin. Membentuk poros lilitan DNA dalam kromatin (kromosom).
Kode Genetik : Suatu cara untuk menentukan jumlah serta urutan nukleotida yang berperan dalam menentukan posisi yang tepat dari tiap asam amino dalam rantai peptida yang bertambah panjang.
Kodon : Kode genetik triplet yang dapat diterjemaahkan menjadi urutan asam amino pada peristiwa translasi.
Kromatid : Dua benang halus yang membentuk kromosom yang mudah diwarnai.
Kromatin : Serabut halus yang berjalin-jalin seperti benang, mudah menyerap zat warna.
Kromomer : Garnula berupa untain sepanjang kromonema kromosom.
Kromonema : Struktur berbentuk benang pada stadium anafase dan telofase sel, bentuk interfase inti sel.
Kromosom : Suatu struktur pada yang terdiri dari dua komponen molekul, yaitu protein dan DNA.
Lokus : Letak suatu gen pada kromosom
Nukleoplasma : Bagian inti sel yang berisi cairan inti. Di dalamnya terdapat DNA dan protein.
Nukleosida : Gabungan deoksiribosa atau ribosa dan basa nitrogen.
Nukleotida : Gabungan deoksiribosa atau ribosa dengan basa nitrogen dan fospat.
Pirimidin : Kelompok basa-N yang membina asam nukleat, termasuk sitosin dan urasil.
Purin : Basa nitrogen yang terdiri dari adenin dan guanin.
Replikasi : Peristiwa penggandaan DNA sebelum pembelahan sel berlangsung.
RNA : Makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik.
Sentromer : Bagian kromosom yang merupakan tempat perlekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya lengan kromosom.
Transkripsi : Sintesis RNA pada suatu cetakan DNA
Translasi : Sintesis polipeptida dengan menggunakan informasi genetik yang dikode pada suatu molekul mRNA. Terdapat suatu perubahan “bahasa” dari nukleotida menjadi asam amino
Tidak ada komentar:
Posting Komentar