 |
| Kromosom, Kromatin, DNA |
Pewarisan sifat atau karakteristik dari satu generasi ke generasi selanjutnya berhubungan dengan kromosom. Setiap kromosom tersusun atas gen yang mengkode penampilan dan susunan suatu organisme.
Setiap kromosom dibentuk oleh molekul DNA dan protein. Molekul DNA, ditunjukkan gambar di samping, merupakan adalah rantai dari banyak gen yang saling berhubungan.
Pada perkembangan generatif makhluk hidup, sifat-sifat dan karakteristik dari kedua induk diwariskan kepada keturunannya.
Sifat-sifat dan karakteristik tersebut dikuasai dan dikendalikan oleh faktor-faktor genetik. Faktor-faktor genetik yang menguasai dan mengendalikan sifat-sifat tersebut berada di dalam kromosom,
tepatnya pada gen. Gen terdapat dalam lokus yang berupa substansi protein dan tersusun oleh DNA (Deoxyiribo Nucleid Acid) dengan susunan yang kompleks.
A. Kromosom
 |
| Kromosom Manusia |
Menurut Wilhelm Roux (1883), kromosom adalah pembawa faktor keturunan. Eksperimen T. Bovery dan Ws. Sutton (1902) membuktikan bahwa kromosom membawa material genetik. Ukuran dan bentuk kromosom bervariasi pada setiap spesies makhluk hidup.
Panjang kromosom antara 0,2 –50 mikron dengan diameter antara 0,2–20 mikron. Bentuk kromosom pada setiap fase pertumbuhan dalam pembelahan mitosis senantiasa berubah-ubah.
Setiap kromosom terdiri atas sentromer dan lengan. Berdasarkan letak sentromer dan lengan, bentuk kromosom dibedakan menjadi empat macam sebagai berikut.
 |
| Macam bentuk Kromosom |
1. Bentuk telosentrik, yaitu jika letak sentromer berada diujung.
2. Bentuk akrosentrik, yaitu jika letak sentromer mendekati ujung.
3. Bentuk submetasentrik, yaitu jika letak sentromer agak jauh dari ujung kromosom dan biasanya
membentuk huruf L atau J.
4. Bentuk metasentrik, yaitu jika letak sentromer berada di tengah sehingga panjang masing-masing
lengan sama.
Sentromer (kinetokor) merupakan bagian kepala kromosom yang berfungsi mengatur pergerakan kromosom pada waktu pembelahan mitosis. Bagian lengan kromosom terdiri atas selaput benang-benang kromosom atau benang nukleosom. Pada nukleosom inilah terdapat gen-gen yang dibangun oleh molekul DNA.
Pada setiap spesies, makhluk hidup yang berinti (eukarion) mengandung sejumlah kromosom yang tetap. Susunan dan jumlah kromosom dari setiap individu bervariasi.
Berikut gambaran variasi jumlah kromosom pada beberapa organisme.
 |
| Daftar Jumlah Kromosom 21 Spesies |
Berdasarkan tabel tersebut menunjukkan bahwa jumlah kromosom tidak ada hubungannya dengan tingkat atau derajat individu. Makhluk hidup yang diploid (2n) akan menghasilkan sel yang haploid (n) pada sel kelaminnya. Hal ini mengakibatkan zigot yang terbentuk pada peristiwa fertilisasi (pembuahan) bersifat diploid.
B. Gen
Istilah gen dikemukakan oleh W. Johannsen (1898) untuk mengganti istilah faktor, elemen, atau determinan pada zaman Mendell.
Menurut Morgan,
gen adalah suatu zarah yang kompak dan menempati suatu lokus pada kromosom yang mengandung satuan informasi genetika dan mengatur sifat menurun tertentu.
Jadi, fungsi gen sebagai berikut.
1. Mengatur pertumbuhan/perkembangan dan metabolisme individu.
2. Menyampaikan informasi genetik dari generasi ke generasi berikutnya.
Tempat gen dalam kromosom yang homolog (kromosom berada dalam pasangan disebut lokus. Sederetan lokus berisi gen yang sealela. Secara kimia gen dibangun oleh DNA. DNA dibentuk oleh tiga macam molekul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), asam fosfat, dan basa nitrogen.
Basa nitrogen terdiri atas.
1. Basa pirimidin, yaitu basa yang terdiri atas timin (T) dan sitosin (S).
2. Basa purin, yaitu basa yang terdiri atas guanin (G) dan adenin (A).
Menurut Watson dan Cricks (1953), berdasarkan analisis foto defraksi sinar X, model DNA digambarkan sebagai tangga tali rangkap yang terpilin yang disebut double helix. Deretan gugusan gula dan asam fosfat merupakan ibu tangga, sedangkan dua dari empat basa nitrogen sebagai anak tangga.
Basa-basa nitrogen yang berpasangan senantiasa tetap, yaitu:
1. guanin dengan sitosin (G – S) atau
2. adenin dengan timin (A-T)
Baik DNA maupun RNA adalah asam nukleat yang penting dalam hereditas. Pada setiap DNA, purin dan pirimidin terikat pada gula deoksiribosa dan sebuah fosfat. Unit ini disebut nukleotida.
Macam-macam nukleotida sebagai berikut.
1. Adenin nukleotida: adenin-deoksiribosa-fosfat
2. Guanin nukleotida: guanin-deoksiribosa-fosfat
3. Sitosin nukleotida: sitosin-deoksiribosa-fosfat
4. Timin nukleotida: timin-deoksiribosa-fosfat
Berdasarkan letaknya, gen dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut.
1. Kromogen: gen yang terletak pada kromosom dalam inti.
2. Plasmagen: gen yang terletak pada plasma.
C. Struktur Kimia Materi Genetik
Kromosom terdiri atas DNA dan protein. Informasi genetik yang mengatur aktivitas sel terletak dalam struktur DNA-nya dan bukan pada proteinnya. Makin banyak jumlah kromosom, makin besar kandungan DNA-nya.
DNA terdiri atas rangkaian beberapa nukleotida. Nukleotida mengandung nukleosida yang terikat dengan asam fosfat, sedang nukleosida terdiri atas basa nitrogen.
1. Replikasi DNA
DNA mempunyai kemampuan heterokatalik, yaitu mampu membentuk molekul kimia lain dari sebagian rantainya dan autokatalik, yaitu mampu memperbanyak diri.
 |
| Replikasi DNA |
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.
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 Genetik
Pada struktur DNA, 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.
Dalam tubuh manusia terdapat 20 macam asam amino dengan kode-kode genetiknya, seperti pada tabel berikut ini.
 |
| 20 asam amino pada manusia |
3. Perbedaan DNA dan RNA
Perbedaan antara DNA dan RNA dapat dilihat pada tabel berikut.
 |
| Perbedaan antara DNA dengan 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 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 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 terdapat di dalam ribosom dan dihasilkan oleh gen khusus yang terletak di kromatin pada nukleus.
5. Mekanisme sintesis protein
Proses sintesis protein 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 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 hal ini, 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 polimerase RNA, ribonukleosida monofosfat akan bergabung membentuk rantai ribonukleotida, yang selanjutnya membentuk rantai tunggal RNA.
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 RNA-d melekat ke ribosom maka RNA-t aktif mengikat asam amino yang arut 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 sebagai berikut.
1) DNA-t mencetak RNA-d untuk membawa informasi pembentukan protein berdasar urutan basa nitrogennya.
2) RNA-d keluar dari inti menuju ribosom dalam plasma.
3) 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.
4) Asam-asam amino yang terjadi berjajarjajar dengan urutan yang sesuai kode. Asam amino di dalam ribosom akan membentuk suatu rangkaian yang disebut polipeptida. Kumpulan polipeptida disebut protein.