√ Substansi Genetik

by
Substansi Genetik – Pernahkah Anda melihat anak kucing bareng induknya? Warna bulu setiap anak kucing tersebut berlawanan-beda, ada yg berwarna cokelat & yg yang lain berwarna putih-hitam & putih-cokelat. Sementara itu, warna bulu induk betina yakni cokelat-putih-hitam & bulu induk jantan yakni putih-hitam. Pernahkah Anda pula memperhatikan kemiripan ciri-ciri fisik seorang anak dgn orangtuanya, mirip warna rambut & warna kulit? Ulasan tersebut merupakan contoh yg menyampaikan adanya substansi genetik makhluk hidup yg mengontrol sifat atau ciri khas dr suatu individu. Substansi tersebut merupakan pembawa sifat yg diwariskan oleh induk pada keturunannya. Hal ini akan terus berjalan dr generasi ke generasi. Sungguh fantastis kebesaran Tuhan Yang Maha Esa, bukan?

Di manakah letak informasi genetik itu? Tersusun atas apakah pembawa informasi genetik itu? Apakah yg dimaksud dgn DNA? Bagaimanakah strukturnya? Setelah anda menyimak penjelasan ini, Anda diperlukan dapat menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut. Anda pula akan mempelajari mengenai alel, RNA, instruksi genetik, & sintesis protein yg merupakan dasar dlm mengetahui materi pewarisan sifat pada bagian selanjutnya.

 A. Kromosom

Satuan terkecil dr makhluk hidup yakni sel. Segala aktivitas sel dikelola oleh inti sel (nukleus). Di dlm inti, terkandung substansi genetik yg terdapat dlm kromosom. Istilah kromosom diperkenalkan pertama kali oleh W. Waldeyer pada tahun 1888. Kromosom berasal dr kata chrome yg mempunyai arti warna & soma berarti tubuh. Kromosom mampu diartikan selaku badan yg bisa menyerap warna (Gambar 3.1).

Inilah gambar kromosom insan yg diperbesar 13.000 kali

1. Bentuk dan Ukuran Kromosom

Jika inti sel mengandung informasi genetis, dalam bentuk apakah informasi tersebut bisa ditemukan? Berbagai pengamatan sudah menerima adanya struktur spesifik dlm inti sel pada sel yg sedang membelah. Struktur tersebut bisa menyerap warna sehingga dinamakan kromosom. Setiap spesies mempunyai jumlah kromosom yang khas. Sebagai pola, kromosom pada sel insan berjumlah 46 buah, flora kapas 52 buah kromosom, ayam kalkun 82 buah kromosom, dan beberapa jenis paku memiliki lebih dr 1.000 buah kromosom.

Baca juga

Reproduksi Sel

Kromosom tersusun atas DNA yg berkondensasi bareng protein histon di dlm inti sel, membentuk struktur berjulukan nukleosom. DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiriboneukleat merupakan substansi pembawa pembentuk nukleosom. Nukleosom-nukleosom berkelompok dan membentuk benang yg lebih kompak, yg dinamakan benang kromatin. Kromatin akan terlihat sebagai benang yang mengandung struktur manik-manik (beads on a string), yakni nukleosom.


Benang kromatin ini didapatkan di dalam inti sel. Ketika sel akan membelah, benang kromatin membentuk pilinan yang makin padat sehingga mampu terlihat memakai mikroskop. Struktur yg dihasilkan oleh pengompakan benang kromatin tersebut diketahui selaku kromosom. Sebelum sel membelah, molekul DNA dr setiap kromosom berduplikasi sehingga terbentuk lengan kromosom ganda yg disebut kromatid. Perhatikan Gambar 3.2.

Diagram struktur kromosom. Di mana letak gen?
Pada kromosom terdapat sebuah tempat terang yg tak mengandung gen, dinamakan sentromer. Bagian ini mempunyai peranan sangat penting pada proses pembelahan sel. Di penggalan inilah benang gelendong menempel untuk cuilan kromosom pada masing-masing kutub pembelahan yang berlawanan. Benang gelendong melekat pada kepingan sentromer, yakni kinetokor.

Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibedakan menjadi beberapa bentuk. Ada kromosom yg mempunyai satu lengan & ada pula yg memiliki dua lengan. Ada yg mempunyai lengan sama panjang & ada pula yg tidak. Bentuk-bentuk kromosom tersebut yakni:

  1. telosentrik, yakni kromosom yg letak sentromernya berada di ujung kromosom;
  2. akrosentrik, yakni kromosom yg letak sentromernya mendekati salah satu ujung kromosom;
  3. submetasentrik, yakni kromosom yg letak sentromernya mendekati penggalan tengah kromosom;
  4. metasentrik, yakni kromosom yang letak sentromernya berada di tengah-tengah sehingga bentuk kromosom terlihat mirip abjad V. Perhatikan Gambar 3.3 berikut.

Berdasarkan letak sentromernya, kromosom mampu dikelompokkan menjadi (a) telosentrik, (b) akrosentrik, (c) submetasentrik, & (d) metasentrik

2. Tipe Kromosom

Setiap organisme mempunyai jumlah kromosom yg berlainan-beda, selaku contohnya perhatikanlah Tabel 3.1. Sel tubuh insan mempunyai 23 pasang kromosom homolog. Jumlah macam kromosom homolog disebut ploid. Pada sel tubuh jumlahnya selalu berpasangan atau 2 set sehingga disebut diploid (di = dua) atau 2 n. Sel gamet atau sel kelamin mempunyai setengah dr jumlah kromosom tubuh atau 1 set kromosom akibat pembelahan meiosis. Makara, sel sperma & sel telur manusia hanya mempunyai 23 kromosom, sedangkan sel kelamin lalat buah cuma mempunyai 4 kromosom. Jumlah kromosom ini disebut haploid atau n.

Tabel 3.1 Jumlah Kromosom Tubuh pada Beberapa Organisme



Setiap makhluk hidup eukariotik senantiasa mempunyai dua jenis kromosom, yakni gonosom (kromosom kelamin) dan autosom (kromosom tubuh). Kedua jenis kromosom ini diperkenalkan kali pertama oleh T. H. Montgomery.

a. Kromosom Tubuh (Autosom)

Autosom berfungsi menertibkan dan mengendalikan sifat-sifat tubuh makhluk hidup. Kromosom ini tidak berperan dalam mengontrol jenis kelamin. Autosom terdapat pada individu jantan & individu betina dgn jumlah yg sama & berpasangan (diploid).

b. Kromosom Kelamin (Gonosom)

Gonosom mempunyai banyak nama lain, di antaranya aelosom atau heterokromosom atau kromosom kelamin. Kromosom ini mempunyai susunan pasangan yg berlainan pada individu jantan & betina. Pada insan gonosom berjumlah 1 pasang atau 2 buah kromosom. Jumlah tersebut sama dengan gonosom yang terdapat pada lalat buah (Gambar 3.4).

Susunan kromosom pada tubuh pria. Terdapat 22 pasang autosom & sepasang gonosom


Pada manusia & lalat buah terdapat perbedaan gonosom antara jantan dan betina. Pada lalat buah jantan, satu gonosom berbentuk batang diberi simbol X & satu gonosom berbentuk bengkok di beri simbol Y (amati Gambar 3.5). Dengan demikian gonosom jantan disimbolkan dengan XY. Pada betina kedua gonosom berupa batang dan disimbolkan dengan XX.

Perbedaan kromosom jantan & betina pada lalat buah (Drosophila melanogaster)

Oleh alasannya yakni itu, jumlah kromosom lalat buah jantan bisa dituliskan 3AA + XY atau 6A + XY, sedangkan betina 3AA + XX atau 6A + XX. Adapun jumlah kromosom manusia lelaki 22 AA + XY atau 44A + XX, sedangkan perempuan 22AA + XY atau 44A + XX.


Jumlah kromosom tubuh dapat mengalami kelainan antara lain oleh mutasi atau kanker. Jika jumlah kromosomnya 3 set disebut triploid, 4 set disebut tetraploid, dan bila jumlahnya banyak disebut poliploid.


Sel kelamin (sel sperma atau sel telur) cuma mempunyai satu kromosm kelamin (gonosom) sehingga sel kelamin dari betina cuma mempunyai gonosom

Adapun sel kelamin jantan mempunyai gonosom X atau Y yang akan menentu- kan jenis kelamin individu sehabis terjadi fertilisasi.

B. Gen

Gen yakni unit bahan genetis. Istilah gen dikemukakan pertama kali oleh W. Johanssen (1909). Istilah ini sebagai pengganti perumpamaan determinant factor atau elemen yang dikemukakan oleh Gregor Mendel. Menurut Thomas Hunt Morgan, gen merupakan materi yg kompak & mengandung satuan keterangan genetik yang mengendalikan sifat-sifat menurun, menyanggupi lokus suatu kromosom. Gen mengendalikan aneka macam macam karakter fisik maupun karakter psikis. Contoh karakter fisik yaitu morfologi, anatomi, & fisiologi. Sementara itu, contoh karakter psikis yakni pemalu, pemarah, dan pendiam.

1. Letak Gen dlm Kromosom

Gen terdiri atas DNA (deoxyribonucleic acid) yang diselubungi dan diikat oleh protein sehingga dengan-cara kimia DNA yakni unit bahan genetis. Gen akan diwariskan lewat pembelahan sel. Gen terletak pada lokus-lokus yg berderet di dlm kromosom. Jarak lokus diputuskan dari sentromernya, satuannya disebut unit atau millimorgan (mM). Pada umumnya, kromosom ditemukan dlm kondisi berpasangan. Pasangan kromosom tersebut dinamakan kromosom homolog. Suatu kromosom akan berpasangan dgn kromosom lain yg mempunyai kesamaan bentuk, ukuran, maupun jumlah jenis gen yang dikandungnya. Pada pasangan kromosom homolog terdapat pasangan lokus yg berada dlm satu garis horizontal yg disebut lokus yg bersesuaian. Gen-gen  yang  terletak  pada lokus bersesuaian dgn pasangan kromosom homolognya & mem- berikan imbas yang berlawanan kepada sifat yang dikendalikan, disebut alel.

Penulisan kromosom digambarkan dgn garis vertikal beserta garis pendek horizontal untuk memperlihatkan posisi gen. Simbol gen tersebut dilambangkan dgn abjad Latin yg berupa huruf kapital atau huruf kecil, sesuai dgn dominansinya. Sebagai pola, abjad kapital H memiliki arti kulit hitam, yang lebih banyak didominasi terhadap gen h yang bermakna kulit putih. Demikian, pula dgn sifat yang lain yg dilambangkan dgn huruf lain pula. Contohnya Aa, Bb, MmHh, AA, & CC. Perhatikan Gambar 3.6.

Kromosom digambarkan dgn garis vertikal. Adapun gen yg terletak pada kromosom, digambarkan dgn garis pendek horizontal


Pada pola tersebut, Bb memperlihatkan bahwa gen B & gen b berada pada satu pasang kromosom homolog. Dengan demikian, gen B ialah alel bagi gen b & gen b yaitu alel bagi gen B. Dengan kata lain, gen B sealel atau sepasang dgn gen b. Bb merupakan pasangan gen yg terletak dlm pasangan bebas (alel bebas). Sementara itu, MmHh merupakan gen yg bertautan atau gen berangkai (gen linked). MmHh memberikan bahwa gen M, gen m, gen H, & gen h berada dlm satu pasang kromosom homolog. Gen M & gen H merupakan pasangan gen yg bertautan karena keduanya menempati pasangan kromosom homolog yg sama.

2. Gen Dominan & Resesif

Susunan gen di dlm individu sel disebut genotipe, sedangkan ekspresi genotipe tersebut dinamakan fenotipe. Lambang abjad besar merupakan sifat lebih banyak didominasi, sedangkan karakter kecil merupakan sifat resesif. Istilah dominan dipakai alasannya ialah gen ini mampu mengalahkan ekspresi gen alelnya. Contohnya, gen T merupakan simbol untuk sifat tanaman tinggi, sedangkan t untuk sifat tanaman pendek. Dalam pola tersebut, gen T mengalahkan ekspresi gen t sehingga ekspresi tanaman yg bergenotipe Tt yakni tinggi, meskipun  di dlm tanaman tersebut mengandung gen t untuk sifat pendek.
Genotipe makhluk hidup bisa homozigot, contohnya TT & tt. Selain   itu, ada pula genotipe atau heterozigot, misalnya Tt. Genotipe TT dinamakan homozigot mayoritas, sedangkan tt dinamakan homozigot resesif. Adapun genotipe Tt yakni heterozigot alasannya yaitu gen T untuk tinggi menutupi gen t untuk pendek.

C. Alel

Seperti yg sudah Anda pahami, alel yakni gen-gen yg terletak pada lokus yg bersesuaian dr pasangan kromosom homolog, namun berpengaruh dlm cara yg berlawanan. Contohnya, gen H sealel dgn h, gen K sealel dgn k, & gen b sealel dgn b. Gen sealel diberi simbol huruf sama, tetapi dibedakan dgn karakter besar & kecil jikalau pasangan merupakan heterozigot. Huruf besar memperlihatkan mayoritas, sedangkan aksara kecil menawarkan resesif. Contoh lain gen sealel contohnya, gen A untuk pigmentasi kulit, sedangkan gen a tak menciptakan atau sedikit pigmentasi kulit. Ini memperlihatkan gen-gen tersebut melakukan pekerjaan berlawanan, tetapi memiliki kiprah yg sama yakni mengendalikan pigmentasi kulit. 

1. Alel Tunggal

Suatu alel dikatakan alel tunggal bila suatu gen memiliki satu gen sealel sehingga cuma timbul satu sifat. Misalnya, gen T untuk sifat tinggi dan  gen t untuk sifat rendah maka variasinya ialah TT, Tt, dan tt. Ketiga macam genotipe inilah yg disebut alel tunggal. 

2. Alel Ganda

Suatu alel dibilang alel ganda jikalau sebuah gen mempunyai lebih dr dua pasangan gen yg sealel sehingga timbul beberapa sifat. Contoh sifat yg diatur oleh alel ganda ialah golongan darah insan metode ABO & warna bulu kelinci.

a. Golongan Darah Manusia Sistem ABO

Golongan darah insan bersifat menurun (herediter) & diputuskan oleh alel ganda. Alel pengendali golongan darah tata cara ABO ialah IA, IB, & IO. Sistem golongan darah ABO ini diperkenalkan oleh Karl Landsteiner (1868–1943). Penggolongan ini berdasarkan jenis antigennya yg terdapat di dlm eritrosit. Antigen merupakan protein yg bisa merangsang pembentukan antibodi. Golongan darah yg dikenalkan oleh Landsteiner, yakni golongan darah A, B, AB, & O. Penjelasan ihwal golongan daerah ini sudah Anda pelajari di kelas XI. 


Alel IO resesif terhadap IA dan IB. Akan tetapi, IA dan IB merupakan alel kodominan sehingga IA tidak mayoritas terhadap IB dan IB tidak secara biasa dikuasai terhadap IA. Interaksi antara alel IA, IB, & IO bisa menyebabkan terjadinya 4 macam fenotipe yg diperlihatkan pada Tabel 3.2.

Tabel 3.2 Macam-Macam Golongan Darah Manusia Sistem ABO

b. Warna Bulu Kelinci

Warna pada bulu kelinci dikendalikan oleh alel ganda atau majemuk. Warna bulu kelinci dikendalikan oleh 4 macam alel, yakni C, cch, ch, & c dgn urutan dominansi alel adalah C > cch > ch > c. Warna bulu kelinci tersebut terdiri atas (Gambar 3.7):

Pengendalian warna pada kelinci dikendalikan oleh alel ganda

  1. warna polos (hitam/cokelat muda), genotipe CC, Ccch, Cch, Cc;
  2. warna kelabu muda (chinchilla), genotipe cchcch, cchch, cchc;
  3. warna dasar putih dgn warna hitam pada ujung hidung, telinga, kaki, & ekor (himalaya), genotipe chch, chc;
  4. warna putih (albino), genotipe cc.

D. DNA

DNA (Deoxyribonucleic acid) merupakan komponen yg terpenting dlm kehidupan alasannya selaku pembawa keterangan genetik dr satu generasi ke generasi lain. DNA berkaitan dgn semua program biologis & merupakan sentra kajian di dlm sitologi, genetik, biologi molekuler, mikrobiologi, perkembangan biologis, biokimia, & evolusi.

1. Struktur DNA

DNA merupakan polimer besar yg tersusun atas unit-unit nukleotida yg berulang-ulang. Setiap nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula pentosa, & basa nitrogen. Gugus fosfat berfungsi menghubungkan antara molekul gula yg satu & molekul gula yg lain. Gula pentosa pada nukleotida merupakan gula deoksiribosa alasannya ialah salah satu atom C-nya kehilangan gugus OH. Molekul gula ini terikat pada basa nitrogen.

Apa saja penyusun basa nitrogen itu? Basa nitrogen tersusun atas purin dan pirimidin. Purin tersusun atas guanin (G) & adenin (A), sedangkan pirimidin tersusun atas timin (T) & sitosin atau Cytosine (C). Basa-basa nitrogen ini menyelenggarakan persenyawaan kimia dgn gula pentosa membentuk molekul deoksiribonukleosida (nukleosida). Deoksiri- bonukleosida akan bergabung dgn gugus fosfat untuk membentuk deoksiribonukleotida (nukleotida). Gambar 3.9 berikut memperlihatkan struktur kimia basa nitrogen.

Basa nitrogen dlm DNA senantiasa mempunyai pasangan yg tetap, yakni adenin & timin, serta guanin & sitosin
Monomer yg terdiri atas fosfat, gula pentosa, & basa nitrogen disebut nukleotida. Makara, molekul DNA mampu mengandung ribuan nukleotida (polinukleotida), perhatikanlah Gambar 3.10. Adapun kekerabatan monomer antara basa nitrogen & gula pentosa dinamakan nukleosida.

Model DNA double heli memperlihatkan pasangan basa yg membentuk tangga-tangga molekul DNA

Rangkaian nukleosida tersebut terdiri atas empat macam, yg namanya bergantung pada jenis basa nitrogennya. Jika basanya adenin, nama nukleosidanya deoksiadenosin. Jika basanya guanin, namanya deoksiguanosin. Adapun jikalau basanya timin, namanya timidin, sedangkan jikalau basanya sitosin, namanya deoksisitidin. Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah Tabel 3.3 Empat Basa Nitrogen, Nukleosida, & Nukleotida dr Molekul DNA

Orang yg pertama mengemukakan pemikiran perihal struktur tiga dimensional DNA yakni W.T. Atsbury. Ia menyimpulkan bahwa DNA itu sangat padat. Polinukleotida yang menyusunnya berupa timbunan nukleotida pipih yang terstruktur tegak lurus terhadap sumbu memanjang.


Wilkins melanjutkan kristalografi sinar X hasil Atsbury. Wilkins sukses mempersiapkan serabut-serabut DNA & mampu dibuat foto lewat difraksi sinar X oleh Rosalind Franklin.


Berdasarkan foto yang diambil Rosalind Franklin pada bulan April 1953, Watson dan Crick mengambil kesimpulan bahwa struktur versi DNA terdiri atas dua rantai polinukleotida yg diikat oleh hidrogen di antara basa nitrogen. Ikatan hidrogen antara adenin & timin dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen. Sementara itu, antara sitosin & guanin dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen. Perhatikanlah Gambar 3.11.

Model melekul DNA berdasarkan Watson & Crick memperlihatkan basa purin & pirimidin

2. Replikasi DNA

DNA dapat berfungsi sebagai heterokatalis, artinya DNA bisa menyin- tesis molekul lain, membentuk RNA. DNA pula berfungsi selaku auto- katalitik, artinya DNA bisa membentuk dirinya sendiri.


Dengan fungsi otokatalitik, DNA bisa memperbanyak diri melalui sebuah proses yg dinamakan replikasi (Gambar 3.12). Replikasi DNA akan meng- hasilkan DNA baru dr rantai DNA yg sudah ada. Proses replikasi ini membutuhkan deoksiribonukleosida fosfat & beberapa enzim (Campbell, et al, 2006: 18).

Rantai DNA gres dihasilkan dr proses replikasi


Enzim nuklease menghidrolisis atau memecah rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida. Enzim polimerase masing- masing membentuk rantai gres selaku pasangan rantai polinukleotida yang telah terpisah sehingga terbentuk dua rantai DNA yg gres (Gambar 3.13). Model replikasi ini diketahui sebagai model semikonservatif. Karena setengah dari molekul DNA induk masih tersimpan dalam setiap molekul DNA anakan. Model replikasi ini dikemukakan oleh Watson dan Crick, dan sudah dibuktikan lewat observasi pada tahun 1950-an.

Dua rantai DNA gres masih memiliki rantai nukleotida dr rantai DNA lama
E. RNA
Selain DNA, sel yg bertipe prokariotik maupun eukariotik mempunyai asam nukleat berupa ribonucleic acid (RNA). Pada biasanya, RNA merupakan hasil sintesis DNA, kecuali pada banyak sekali jenis virus. 

1. Susunan Kimia RNA

RNA ialah polimer asam nukleotida dr empat jenis ribonukleotida (Tabel 3.4). Molekul RNA dapat berbentuk pita tunggal atau pita  ganda yg tak terpilin heliks, mirip halnya pada DNA (Gambar 3.14b). Setiap pita RNA terdiri atas ribonukleotida (polinukleotida).
RNA mengandung gula pentosa, basa nitrogen, & asam fosfat. Gula pentosanya berupa ribosa. Basa nitrogen purinnya terdiri atas adenin (A) & guanin (G), sedangkan pirimidinnya terdiri atas sitosin (C) & urasil (U) (Gambar 3.14a).
(a) Struktur RNA yg mengandung gula ribosa, basa nitrogen, & senyawa fosfat (b) Struktur rantai tunggal RNA

Tabel 3.4 Empat Basa Nitrogen, Ribonukleosida, & Ribonukleotida dr Molekul RNA

2. Jenis RNA

Pada dasarnya, terdapat dua golongan utama RNA yg menyusun makhluk hidup, yakni RNA genetik & RNA nongenetik. Apakah perbedaan kedua RNA tersebut?

a. RNA genetik

RNA genetik memiliki fungsi yg sama dgn DNA, yakni merupakan molekul genetik yg dengan-cara keseluruhan bertanggung jawab dlm menenteng segala materi genetis, seperti yg dimiliki oleh DNA. Dengan kata lain, RNA ini berfungsi selaku DNA. RNA genetik ini cuma dimiliki oleh makhluk hidup tertentu yg tak mempunyai DNA, mirip pada berbagai jenis virus.

b. RNA nongenetik

RNA nongenetik merupakan RNA yg tak berperan sebagai DNA (Gambar 3.15). RNA nongenetik dimiliki oleh makhluk hidup yg materi genetiknya dikelola oleh DNA. Pada makhluk hidup kelompok ini, di dlm selnya terdapat DNA & RNA.
RNA nongenetik dibedakan menjadi tiga macam, yakni (a) mRNA, (b) rRNA, & (c) tRNA
Berdasarkan letak serta fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi tiga macam, yakni RNA duta, RNA ribosom, & RNA transfer.
  1. RNA duta atau “messenger RNA” (mRNA) merupakan asam nukleat yg berbentuk pita tunggal & merupakan RNA terbesar atau terpanjang yg bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Fungsi utama mRNA yakni membawa kode-petunjukgenetik dr DNA ke ribosom. mRNA pula berfungsi sebagai cetakan dlm sintesis protein.
  2. RNA transfer (tRNA) merupakan RNA terpendek yg bertindak selaku penerjemah kodon dr mRNA. Selain itu, tRNA berfungsi mengikat asam-asam amino yg akan disusun menjadi protein & mengang- kutnya ke ribosom. Pada tRNA terdapat cuilan yg berafiliasi dgn kodon yg disebut antikodon & penggalan yg berfungsi sebagai pengikat asam amino.
  3. RNA ribosom (rRNA) merupakan RNA dgn jumlah terbanyak & penyusun ribosom. RNA ini berupa pita tunggal, tak bercabang, & fleksibel. Lebih dr 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi rRNA hingga kini masih belum banyak dimengerti, tetapi disangka mempunyai peranan penting dlm proses sintesis protein.

3. Perbandingan DNA & RNA

Komponen penyusun DNA & RNA mempunyai banyak kemiripan. Namun, alasannya fungsinya berlawanan, keduanya pula mempunyai beberapa perbedaan, khususnya dlm hal letak, struktur, kadar, fungsi, & komposisi kimianya. Berbagai perbedaan tersebut bisa Anda pelajari pada Tabel 3.5 Perbedaan antara DNA & RNA.

F. Kode Genetik

DNA mengandung substansi genetik yg bisa memberi keterangan keturunan dr sel ke sel selanjutnya, & dr satu generasi ke generasi berikutnya. Bagaimanakah pola keterangan tersebut mampu disampaikan? Kode genetik merupakan suatu keterangan dgn menggunakan huruf selaku lambang dr basa nitrogen (A, T, C, & G) yg mampu menerjemahkan macam-macam asam amino di dlm tubuh.
Sampai kini telah diketahui 20 macam asam amino. Bagaimanakah empat basa nitrogen itu dapat diterjemahkan ke dlm 20 macam asam amino? Dugaan pertama, instruksi genetik tersebut disusun oleh satu instruksi huruf atau instruksi singlet. Kode ini menyatakan bahwa sebuah nukleotida memberi kode untuk sebuah asam amino. Mengingat asam amino nonesensial ada 20 macam, maka prasangka tersebut tak dapat diterima.
Bagaimanakah kalau setiap dua buah basa nitrogen mengkodekan satu jenis asam amino? Kode yg akan diperoleh dr empat jenis basa nitrogen ialah 42 = 16. Kode-arahan ini belum mencukupi untuk 20 macam asam amino. Kode-isyarat dr 16 macam asam amino dgn dua buah basa nitrogen ini disebut arahan duplet. Bagaimana jikalau tiga buah basa nitrogen mengode satu asam amino? Jika hal ini dikerjakan, instruksi yang akan diperoleh yaitu 43 = 64 macam instruksi. Ini berarti, lebih dari cukup untuk 20 isyarat asam amino.
Percobaan Crick (1961) dengan memakai virus T4 (bakteriofage) dari Escherichia coli mengambarkan bahwa dengan menerapkan kode duplet, kuman ini tak mampu menjalankan fungsinya dengan-cara masuk akal . Berdasarkan kondisi tersebut, mampu ditarik kesimpulan bahwa instruksi genetik haruslah dlm bentuk instruksi triplet (urutan tiga macam basa nitrogen). Kode triplet disebut pula kodon.
Rangkaian tiga basa nitrogen yang berfungsi menciptakan instruksi-arahan disebut kodogen (distributor isyarat). Proses pembentukan kode-isyarat tersebut dilakukan lewat transkripsi. Rantai polinukleotida DNA yg bertugas mencetak kode-arahan disebut rantai sense (DNA template), sedangkan rantai pelengkapnya disebut rantai antisense.
Kode genetik triplet tersebut dinamakan “bahasa mRNA” (messenger RNA) karena mRNA yg menenteng kopi dr petunjukgenetik yg terdapat pada DNA. Dalam mRNA, timin (T) diganti dgn urasil (U), jadi arahan singlet pada mRNA menjadi A, G, C, & U. Perhatikan Tabel 3.6 Rangkaian Basa yg Mengodekan Setiap Jenis Asam Amino

G. intesis Protein

Suatu gen memilih ada tidaknya suatu sifat. Dengan kata lain, arahan genetik merupakan penentu sifat apa yg akan timbul atau tampak pada individu. Hubungan antara genotipe (kode genetik) dgn fenotipe (sifat yg terlihat ) diperantarai oleh sintesis senyawa polimer asam amino yakni protein. Sebagai penyusun tubuh makhluk hidup, protein bisa didapatkan antara lain selaku enzim, hormon, pigmen keratin, & hemoglobin.

Jenis & rangkaian asam amino yg menyusun protein berlainan antara protein yg satu & protein yg yang lain. Mekanisme sintesis protein terjadi melalui dua tahap, yakni transkripsi & translasi (Gambar 3.16).

Gambaran proses sintesis protein dengan-cara lazim. Tahap apa saja yg terjadi dlm sintesis protein?


1. Transkripsi

Tahap pertama dr sintesis protein adalah transkripsi (Gambar 3.17). Proses ini berjalan di dlm inti sel. Transkripsi merupakan proses sintesis langsung RNA dr DNA.
Pada dikala inti sel memerintahkan perlunya sintesis protein, informasi DNA dialihkan lewat RNA pembawa pesan yg disebut RNA messenger (mRNA). mRNA berisikan salinan langsung pasangan basa dr DNA. Tahap inilah yg dinamakan dgn transkripsi. Transkrip mempunyai arti salinan. Kode genetik disalin dr DNA untuk dibawa keluar dr nukleus menuju lokasi pembuatan protein di ribosom yg berada di sitoplasma. Urutan basa nitrogen yg dibawa ke luar nukleus dlm mRNA ini dinamakan selaku kodon. Dalam proses transkripsi, banyak proses enzimatik yg terjadi, mirip pemutusan ikatan-ikatan hidrogen pada rantai DNA serta pembacaan urutan basa nitrogen yg prosesnya mirip dgn duplikasi DNA.

Proses transkripsi yg terjadi pada sel

Tahap inisiasi transkripsi dimulai dgn pengenalan tempat gen di DNA oleh enzim RNA polimerase. Daerah ini dinamakan dengan promoter, yakni tempat dimulainya sintesis pasangan DNA oleh mRNA. Daerah DNA yang disalin hanyalah satu serpihan rantai saja yang dinamakan dengan sense (wilayah template) dan rantai yang yang lain dinamakan rantai antisense. Pembacaan DNA oleh RNA polimerase ini dimulai dr ujung 3′ menuju ujung 5′ & tak pernah sebaliknya. RNA polimerase akan membuka ikatan double helix pada penggalan gen yang dikenali dan kemudian akan menyalin urutan basa yg ada pada DNA sense (template) sehingga terbentuk DNA gres dari arah ujung 5′ menuju ujung 3′. Proses ini dinamakan dengan elongasi.

Proses transkripsi diakhiri bila gen di tempat rantai template sudah selesai dibaca (terdapat kodon stop). DNA mempunyai prosedur semoga RNA polimerase mampu mengetahui tamat dr gen dengan instruksi basa tertentu, kawasan ini diketahui dgn nama terminator. Proses selesai dr transkripsi ini dinamakan dgn terminasi. Setelah itu, rantai mRNA akan keluar dari DNA menuju ribosom di sitoplasma (Campbell, et al, 2006: 193).

2. Translasi

mRNA mengandung urutan basa yg akan diterjemahkan menjadi protein (asam amino). Kode genetik, yg dibawa di dalamnya (kodon) dibaca dlm urutan tiga basa (triplet) menjadi protein. Proses penerjemahan kodon menjadi protein atau yg disebut dgn translasi. Langkah-langkah transkripsi & translasi mampu diperhatikan pada Gambar 3.18 berikut.

Proses sintesis protein melibatkan mRNA & tRNA
Ribosom, selaku tempat pengolahan protein terdiri atas dua kepingan yg disebut subunit kecil dan subunit besar. Secara garis besar, translasi dibagi menjadi tiga tahap, yakni inisiasi, elongasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi, mRNA akan menempel pada subunit kecil ribosom. Subunit kecil ini akan mengenali instruksi awal genetik AUG dr mRNA yg disebut selaku start kodon. Subunit besar ribosom kemudian akan bergabung dgn subunit kecil membentuk kompleks ribosom.
Proses penerjemahan ini dibantu oleh tRNA yg menjinjing pasangan kodon dr mRNA. Pasangan basa tRNA di ribosom ini dinamakan selaku   antikodon. tRNA akan tiba membawakan pasangan basa yg sesuai dengan kodon dr mRNA. tRNA mengandung gugus asam amino yg sesuai dengan antikodon yg berada di ujung struktur rantai tunggal RNA.

Tahapan selanjutnya yaitu elongasi dr pembacaan kodon oleh tRNA sehingga terbentuk rantai polipeptida. Elongasi akan berhenti pada tahap pembacaan urutan basa spesifik yg menyuruh proses translasi dihentikan (tahap terminasi). Urutan ini biasanya terdiri atas UAA, UAG, & UGA yg dikenal dgn nama stop kodon.
Berikut yaitu teladan bagaimana penerjemahan kodon pada mRNA terjadi sehingga dapat dihasilkan polipeptida.
  1. DNA membentuk messenger RNA (membentuk pasangan) (mRNA). mRNA mentranskripsi arahan genetik yg terdapat pada DNA menjadi instruksi genetik yang terdapat mRNA yang dinamakan kodon.
  2. mRNA keluar dr inti sel (nukleus) lewat retikulum endoplasma menuju ribosom & menempelkan dirinya pada ribosom.
  3. Di dlm sitoplasma tRNA mengadakan translasi kodon pada mRNA menjadi antikodon pada tRNA yg susunan antikodonnya seperti berikut.
  4. tRNA yg memiliki antikodon SGU akan memuat asam amino arginin, tRNA berantikodon ASG menampung treonin, & tRNA berantikodon AAA memuat lisin.
  5. tRNA mengangkut asam amino ke ribosom yg kemudian disusun menjadi polipeptida atau protein
  6. Dalam pembentukkan polipeptida, asam amino yg satu digabung dgn asam amino yg lain oleh ikatan peptida. Proses ini berjalan terus hingga kesudahannya ditemukan kodon, contohnya stop (UAG).

Demikianlah postingan yg admin bagikan perihal Substansi Genetik. Semoga bermanfaat & mampu menambah ilmu serta pengetahuan anda mengenai mata pelajaran Biologi lebih mendalam & meluas lagi.

  Jaringan Parenkim