Materi Genetika

Substansi Genetika

       Genetika terdiri dari kromosom dan gen. Salah satu materi genetika yaitu kromosom yang terdiri atas DNA dan protein. Informasi genetika yang mengatur aktivitas sel terletak dalam struktur DNA-nya dan bukan pada proteinnya. Makin banyak jumlah kromosom, makin besar kandungan DNA-nya.

Materi Genetika

 

 

 

DNA terdiri atas rangkaian beberapa nukleotida. Nukleotida mengandung nukleosida yang terikat dengan asam fosfat, sedang nukleosida terdiri atas basa nitrogen.

1. Replikasi DNA
Materi genetika berupa DNA mempunyai kemampuan heterokatalik, yaitu mampu membentuk molekul kimia lain dari sebagian rantainya dan autokatalik, yaitu mampu memperbanyak diri. Ketika terjadi pembelahan mitosis, pita kembar yang berpilin pada DNA akan dilepas sebagian oleh enzim DNA polimerase pada ikatan hidrogen antara purin dan pirimidin.

Ikatan tersebut lemah, sehingga mudah pecah dibandingkan dengan ikatan kovalen antara fosfat dan deoksiribosa. Pada materi genetika, 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 Genetika
Pada struktur DNA sebagai materi genetika, rangkaian purin dan pirimidin berkelompok-kelompok. Masing-masing kelompok terdiri atas tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen (kode genetik). Kodogen tertentu menentukan jenis asam amino yang harus dirangkai. Gambaran rangkaian tersebut dapat dilihat sebagai berikut. Dalam tubuh manusia terdapat 20 macam asam amino dengan kode-kode genetiknya, seperti pada tabel berikut ini:

Kode Genetika

3. Perbedaan DNA dan RNA
Perbedaan antara DNA dan RNA sebagai materi genetika dapat dilihat pada tabel berikut:

DNA & RNA

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 dalam materi genetika 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 genetik (berupa urutan basa nitrogen) dan sebagai cetakan untuk mensintesis protein.

b. RNA transfer (RNA-t)
RNA-t dalam materi genetika berfungsi menerjemahkan kodon dari RNA-d dan sebagai pengikat asam amino yang akan disusun menjadi protein di dalam 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 pada materi genetika terdapat di dalam ribosom dan dihasilkan oleh gen khusus yang terletak di kromatin pada nukleus.

5. Mekanisme Sintesis Protein
Proses sintesis protein dalam materi genetika melibatkan DNA, RNA-d, RNAt, dan RNA-r. Sintesis protein dibangun di dalam ribosom dengan asam amino yang terdapat di dalam plasma sebagai bahannya. Sintesis protein terjadi melalui dua tahap sebagai berikut:

a. Tahap transkripsi
Proses pembentukan RNA oleh DNA dalam materi genetika disebut transkripsi. Pada proses transkripsi RNA, transfer informasi genetika dapat berlangsung dari DNA ke RNA. Rantai ganda DNA dibuka oleh enzim polimerase RNA, sekaligus memacu penggabungan ribonukleosida trifosfat pada rantai tunggal DNA. Melekatnya enzim polimerase RNA dan DNA tersebut akan menyebabkan terbukanya sebagian kecil dari rantai DNA yang panjang.

Akibatnya, basa-basa nitrogen yang telah bebas pada rantai tunggal DNA akan bekerja sebagai cetakan (templet) 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 materi genetika, 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 polymerase RNA, ribonukleosida monofosfat akan bergabung membentuk rantai ribonukleotida, yang selanjutnya membentuk rantai tunggal RNA sebagai materi genetika. Setelah beberapa 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 mensintesis polipeptida.

b. Tahap translasi
Setelah pada tahap transkripsi pada materi genetika, 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 antikodon. Skema perjalanan sintesis protein pada materi genetika sebagai berikut:

• DNA-t mencetak RNA-d untuk membawa informasi pembentukan protein berdasar urutan basa nitrogennya.
• RNA-d keluar dari inti menuju ribosom dalam plasma.
• 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.

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

• Berdasarkan kedudukan sentromer terhadap lengan, dikenal macam-macam kromosom sebagai berikut.
  a.       Metasentris (meta =tengah), yaitu kromosom yang mempunyai lengan yang sama panjang sehingga sentromer terletak di tengah.
  b.      Submetasentrik (submeta = agak tengah), yaitu kromosom yang mempunyai 2 lengan yang hampir sama panjangnya dan sentromer terletak diantara dua lengan yang tidak sama panjang.
  c.       Akrosentrik (akro = tidak sama), yaitu kromosom yang mempunyai 2 lengan, di mana salah satu lengan sangat pendek dan yang lainnya panjang, sentromer berada diantara dua lengan yang tidak sama panjang.
  d.      Telosentrik (tele = ujung), yaitu kromosom yang satu lengan dan sentromer terletak pada salah satu ujung dari lengan. 
   
  GEN DAN ALEL 
  1.       Gen merupakan unit informasi genetik yang terdapat pada lokus dan memenuhi kromosom sebagai zarah yang kompak. 
  2.       Sifat gen: 
      a.       mengandung satuan informasi genetik; 
      b.      sebagai zarah tersendiri, terdapat dalam kromosom; 
      c.       dapat menduplikasi diri pada pembelahan sel; 
      d.      mengatur sifat-sifat yang diturunkan. 
  3.       Fungsi gen: 
      a.       menyampaikan informasi genetik pada generasi berikutnya; 
      b.      mengendalikan perkembangan dan metabolisme sel atau individu. 
  4.       Thomas Hunt Morgan (1911) berhasil menemukan bahwa gen terdapat pada setiap segmen atau lokus kromosom. Gen A, B, C, D, E terletak pada satu kromosom, sementara gen a, b, c, d, e terletak pada satu kromosom yang lain. Kedua kromosom ini merupakan kromosom homolog. Gen A berpasangan dengan gen a dan menempati lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog, bekerja untuk menunjukkan sifat-sifat alternatif sesamanya sehingga A dan a disebut alela. Alela adalah pasangan alternatif gen untuk menentukan sifat keturunan. Dalam satu lokus tidak selalu hanya terkandung satu macam pasangan alternatif gen. Apabila dalam lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog terdapat lebih dari satu pasang gen, maka keadaan demikian disebut alela ganda. Contoh sifat yang dikendalikan oleh alela ganda adalah golongan darah dan warna kulit.