Hereditas (Bag. 1)

Kromosom, Gen, dan Asam Nukleat

Substansi hereditas makhluk hidup sangatlah unik. Hal itu dikarenakan setiap jenis makhluk hidup memiliki perbedaan. Substansi ini terdiri atas kromosom, gen, dan asam nukleat. Komponen ini saling berhubungan satu dengan yang lain dalam pembentukan (sintesis) protein.


a. Kromosom
Kromosom terdapat di dalam nukleus tiap sel organisme. Kromosom terdiri atas struktur halus berbentuk batang panjang atau pendek serta lurus atau bengkok. Kromosom dapat terihat jelas dengan menggunakan mikroskop cahaya pada sel¬-sel yang sedang mengalami pembelahan gen.
Di dalam tubuh terdapat dua tipe kromosom, yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom kelamin atau kromosom seks (gonosom).
Secara garis besar, kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sebagai berikut:
1) Sentromer atau kinetokor
2) Lengan kromosom


Gambar Macam-macam bentuk kromosom

Berdasarkan letak sentromernya, kromosom terbagi menjadi beberapa bentuk berikut.
a) Telosentrik
b) Akrosentrik
c) Submetasentrik
d) Metasentrik

b. Gen dan Alel
Gen mempunyai sifat-sifat berikut.
1) Sebagai pengatur perkembangan dan proses metabolisme individua (organisme).
2) Mengandung informasi genetik yang akan disampaikan dari generasi ke generasi.
3) Sebagai zarah tersendiri yang terdapat dalam kromosom. Zarah adalah zat yang terkecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi.
Setiap kromosom mengandung ribuan gen. Gen-gen dalam lokus akan berpasangan dengan gen pasangannya pada kromosom yang lain sehingga tampaklah bahwa kromosom berpasangan. Sepasang kromosom merupakan homolog sesamanya, artinya keduanya mempunyai bentuk yang serupa dan mengandung lokus gen-gen yang bersesuaian. Gen-gen pada lokus yang bersesuaian ini disebut alel.


Gambar Letak alel (gene loci) dalam kromosom

Susunan gen di dalam sel yang menentukan karakter suatu individu disebut genotipe, adapun karakter atau sifat individu yang terlihat dan dapat kita amati dari luar disebut sebagai fenotipe.
Lambang huruf besar pada genotipe digunakan untuk menunjukkan sifat dominan dari suatu individu. Dominan artinya gen tersebut dapat mengalahkan ekspresi (penampakan luar) gen alelnya. Adapun gen yang terkalahkan dinamakan gen resesif. Gen ini dilambangkan dangan huruf kecil. Jadi, pada kasus ini tanaman berbunga merah (MM) bersifat dominan terhadap tanaman berbunga putih (mm).


c. Asam Nukleat
Terdapat beberapa jenis asam nukleat dalam tubuh, tetapi yang berkaitan langsung dangan hereditas yaitu DNA (Deoxyribonucleic Acid atau asam deoksiribonukleat) dan RNA (Ribonucleic Acid atau asam ribonukleat).


Gambar Model Benang kromatin, DNA, dan kromosom

1) DNA
DNA merupakan susunan kimia makromolekul yang kompleks. Molekulnya merupakan suatu rantai yang sangat panjang dan substansi dasarnya terdiri atas:
• gugus gula (gula pentosa yang dikenal sebagai deoksiribosa);
• asam fosfat; dan
• basa nitrogen, yang terikat pada setiap molekul gula.
Basa nitrogen yang terikat pada asam nukleat dapat dibedakan menjadi dua golongan, yaitu:
a) golongan pirimidin, terdiri atas sitosin (C) dan timin (T); dan
b) golongan purin, terdiri atas adanin (A) dan guanin (G).

Satu gugus asam nukleat (monomer) terdiri atas gula dan basa yang disebut nukleosida atau deoksiribonukleosida, sedangkan satu satuan (monomer) yang terdiri atas fosfat, gula, dan basa disebut nukleotida atau deoksiribonukleotida.


Gambar struktur kimia macam basa Nitrogen

Pada 1953, James Dewey Watson (seorang ilmuwan Amerika) dan Francis Crick (ilmuwan Inggris) memperkenalkan model struktur DNA yang diciptakan berdasarkan analisis foto defraksi sinar X. Model DNA Watson dan Crick ini dapat digambarkan sebagai tangga tali yang terpilin sehingga disebut juga "double helix".


Gambar Model DNA Watson and Crick

DNA dapat menggandakan diri, membentuk DNA baru yang serupa dangan DNA asalnya. Proses ini disebut replikasi DNA. Ada tiga model replikasi DNA, yaitu sebagai berikut.
a) Model konservatif, yaitu heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan membentuk sebuah salinan DNA baru yang serupa.
b) Model semikonservatif, yaitu kedua untai dari molekul induk berpisah dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer yang baru.
c) Model dispersif, yaitu setiap untai dari kedua molekul anak terdiri atas campuran antara bagian untai lama dan bagian untaian baru yang disintesis secara bersambungan.


Gambar Model replikasi DNA

2) RNA
Ribonucleic acid (RNA} ada dua macam, yaitu RNA genetik yang berperan seperti DNA (pembawa sifat-sifat genetik) dan RNA nongenetik yang tidak berperan sebagai DNA. RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel. RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA. RNA non-genetik dibedakan berdasarkan letak dan fungsinya.
Sesuai dengan tempat dan fungsinya, RNA non-genetik dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu RNA duta, RNA transfer, dan RNA ribosom. rRNA dan tRNA merupakan hasil akhir dari proses transkripsi, sedangkan mRNA akan mengalami translasi.
a)messenger RNA (mRNA) atau ARN duta (ARNd)
mRNA merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan. mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.
b)transferRNA (tRNA)
RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA. Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA yang berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon.


Gambar struktur molekul/kimia tRNA

tRNA adalah molekul adaptor yang membaca urutan nukleotida pada mRNA dan mengubahnya menjadi asam amino. Struktur molekul tRNA adalah seperti daun semanggi yang terdiri dari 5 komponen yaitu
(1) Lengan aseptor: merupakan tempat menempelnya asam amino,
(2) Lengan D atau DHU: terdapat dihidrourasil pirimidin,
(3) Lengan antikodon: memiliki antikodon yang basanya komplementer dengan basa pada mRNA
(4) Lengan tambahan
(5) Lengan TUU: mengandung T, U dan C

c)ribosomalRNA (rRNA) atau ARN ribosomal (ARNr)
RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. RNA ini berupa pita tunggal, tidak bercabang, dan fleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini mencapai 30-46%.