SUBSTANSI GEN DAN PEMBELAHAN SEL

 A. KROMOSOM, GEN DAN DNA

Gen adalah sebagian kecil dari untai DNA sedangkan kromosom adalah seluruh untai DNA. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kromosom lebih panjang dan lebih besar dari gen. Gen terdiri dari hanya rangkaian nukleotida yang saling terhubung sementara kromosom memiliki nukleotida dan protein dalam struktur.

1. KROMOSOM

Kromosom adalah kumpulan DNA yang melingkar rapat dan terletak didalam nukleus setiap sel yang terdapat pada tubuh manusia.

Manusia sendiri punya 23 pasang Kromosom. 23 pasang kromosom itu terdiri dari set yang diturunkan dari ayah dan set lain yang berasal dari ibu.

Jadi total Kromosom pada manusia ada 46. Dalam kamus besar bahasa Indonesia [KBBI], Kromosom punya beberapa pengertian, yakni:

• Bagian kromatin inti sel yang bercairan apabila sel terbelah atau membelah dan merupakan rangkaian pendukung jenis benda hidup
• Benda mirkoskopis berbentuk tongkat yang berada dalam sel organisme yang mengandung banyak gen

Dan secara umum, ada beberapa jenis Kromosom yang telah berhasil diketahui ilmuwan, diantaranya:

• Kromosom akrosentrik yang merupakan Kromosom dimana setiap lengan-lengannya tidak sama panjang
• Kromosom asentrik yang adalah Kromosom tak punya struktur, dimana dua lengan Kromosomnya bergabung atau menyatu dengan sentromer
• Kromosom metasentrik yang merupakan Kromosom dengan sentromernya terletak ditengah-tengah
• Kromosom seks adalah Kromosom yang berhubungan dengan penentuan jenis kelamin, pada mamalia terdapat suatu pasangan yang tidak sama, yakni Kromosom X dan Y
• Kromosom telosentrik adalah kromosom yang sentromernya terletak di dekat ujung Kromosom sehingga terlihat memiliki hanya satu lengan
• Kromosom X adalah satu diantara dua Kromosom yang membawa faktor kelamin, terdapat pada perempuan sebagai pasangan homolog [XX] dan pada laki-laki atau jantan sebagai pasangan yang tidak homolog [XY]
• Kromosom Y adalah satu diantara dua Kromosom yang membawa faktor kelamin, terdapat pada jantan berpasangan dengan Kromosom X dan tidak terdapat pada perempuan

Agar lebih paham, berikut simpulan dari Kromosom ini:

• Kromosom berasal dari bahasa Yunani, Chroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan
• 23 Pasangan Kromosom ini, 1 diantaranya adalah Kromosom seks yang sangat berbeda dan tergantung pada jenis kelamin apakah pria atau wanita
• Kode Kromosom untuk wanita adalah XX dan untuk pria adalah XY
• 22 pasangan lainnya adalah autosom atau Kromosom non-seks dan terlihat sama baik yang terdapat pada pria atau wanita
• DNA menyusun masing-masing Kromosom dan mengandung ribuan gen
• Di ujung masing-masing Kromoson ada bagian DNA yang disebut telomer. Telomere melindungi ujung Kromosom selama replikasi DNA berlansung dan bisa diidentifikasi dari bentuknya yang menyerupai topi atau mirip ujung plastik pada tali sepatu

Gambar ilustrasi DNA didalam kromosom via Genome Research Limited

Kromosom membawa faktor menurun yang diwarisi kepada generasi berikutnya. Faktor penentu sifat keturunan disebut gen. Gen berada dalam lokus-lokus yang terletak pada kromosom.

Suatu kromosom terdiri dari beberapa bagian yaitu kromatid, kromomer, sentromer atau kinetokor, satelit, dan telomer.

1. Kromatid

Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema. Kromonema merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama.

2. Sentromer

adalah suatu daerah pada kromosom yang merupakan tempat melekatnya benang-benang spindel dari sentriol selama berlangsungnya pembelahan sel.

3 Kinetokor

adalah bagian kromosom yang yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya kromosom.

  

Gambar 3.2. Kromosom

 1.     Bentuk Kromosom

Berdasarkan posisi (letak) sentromer terhadap lengan, kromosom dibedakan menjadi 4 tipe, yaitu :

–           metasentrik

–           sub metasentrik

–           akrosentrik

–           telosentrik

Pada sel tubuh, kromosom berada dalam keadaan berpasang-pasangan. Kromosom yang berpasang-pasangan mempunyai bentuk, besar dan komposisi yang sama disebut kromosom homolog. Pada lalat buah (Drosophilla melanogaster) mempunyai 8 buah kromosom, maka setiap sel tubuhnya terdiri atas 4 pasang kromosom. Pada manusia mempunyai 46 buah kromosom atau 23 pasang kromosom homolog atau terdiri dari 23 macam kromosom. Jumlah kromosom ini disebut ploidi atau perangkat set kromosom (genom).

Gambar 3.3. Bentuk bentuk Kromosom

2.     Kromosom seks dan Autosom

Menurut pekerjaannya mengatur jenis kelamin, kromosom dapat dibagi menjadi 2 macam, yaitu :

1. autosom, adalah kromosom yang tidak berperan dalam menentukan jenis kelamin. Jumlah autosom adalah 2n – jumlah gonosom.
2. gonosom atau kromosom seks, adalah kromosom kelamin, yang berperan menentukan jenis kelamin. Jumlah gonosom hanya 1 sampai 2 buah dalam setiap sel individu.

.     3. Gen Sebagai Substansi Hereditas

Gen adalah factor keturunan yang diwariskan dari induk kepada keturunannya. Gen merupakan unit terkecil fungsional dari kromosom. Menurut Morgan (Amerika) gen tersimpan dalam setiap segmen atau lokus gen dalam kromosom.

Sifat-sifat gen :

–           Merupakan informasi genetic

–           Merupakan zarah/ partikel yang stabil dalam kromosom

–           Dapat menduplikasi diri pada peristiwa meiosis

Fungsi gen yaitu :

–           Mengatur sifat-sifat perkembangan yang diwariskan

–           Mengatur metabolisme sel pada umumnya

–           Menyampaikan materi genetik kepada generasi berikutnya.

Dalam pembastaran/ persilangan gen biasanya disimbulkan dalam satu huruf, misalnya gen            M = merah, m = putih, B = bulat, b = kisut.

2. GEN

Gen adalah bagian dari molekul DNA atau RNA yang menyediakan urutan kodon untuk mensintesis protein. Kadang-kadang gen memberikan urutan dasar untuk untai RNA dengan beberapa fungsi khusus dalam sel. Oleh karena itu, dapat dipertimbangkan bahwa gen adalah satu di antara bahan yang paling penting dalam hidup, seperti protein dan RNA fungsional sepenuhnya tergantung pada urutan basa nitrogen pada gen. Warna kulit seseorang atau mata adalah ciri-ciri, yang dikendalikan oleh gen atau set gen. Hanya ciri-ciri yang terlihat dapat dipahami saat orang-orang yang dikendalikan oleh gen, tetapi jumlah gen yang mengatur sifat biologis internal dalam setiap organisme akan hampir tak terhitung.

Kromosom homolog adalah kromosom yang berpasangan mempunyai bentuk, besar dan komposisi yang sama. Gen-gen terletak berderet teratur di dalam kromosom. Tempat dimana gen berada disebut lokus. Gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian dari kromosom homolog yang mempunyai pekerjaan yang sama atau hampir sama disebut alela. Bila beberapa gen yang mempengaruhi organ yang sama serta menempati lokus yang sama disebut alela ganda.

Contoh sifat yang dipengaruhi alela ganda adalah warna rambut pada kelinci. Dikenal ada 4 macam  alela untuk warna rambut pada kelinci dengan urutan dominansi sebagai berikut :

W (rambut normal) > wk (rambut kelabu)> wh (rambut himalaya) > w (rambut albino).

 B.    MODEL DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) tersusun dari tiga komponen dasar, yaitu :

1. Deoksiribosa, yaitu gugusan gula pentosa (beratom C lima buah)
2. Gugusan phospat (PO­­4­)
3. Basa nitrogen

Basa nitrogen ada dua macam, yaitu :

1. Basa Purin, yang terdiri atas Adenin (A) dan Guanin (G)
2. Basa Pirimidin, yang terdiri atas Timin (T) dan Sitosin (S)

Model Struktur DNA

Menurut J.D. Watson (Amerika0 dan Francis Crick (Inggris) bahwa struktur DNA adalah double helix (heliks ganda) yang digambarkan sebagai tangga tali berpilin, dengan ibu tangga deretan rantai gugusan gula deoksiribosa dan gugusan phosphate, sedangkan anak tangga terdiri atas pasangan basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah. DNA hanya ditemukan di dalam nucleus tepatnya di dalm kromosom.

Fungsi DNA :

DNA di dalam inti sel berfungsi mengendalikanaktivitas sel-sel dengan memerintahkan sintesis semua macam protein

Untuk memudahkan pemahamannya dapat sigunakan lambang sebagai berikut :

Gambar 3.3. DNA\

A.    STRUKTUR, SIFAT DAN FUNGSI RNA

RNA (ribonucleic acid)merupakan rangkaian tunggal nukleotida. Nukleotida RNA dibentuk oleh molekul gula ribose, basa nitrogen dan phospat.

Basa nitrogen pada RNA adalah :

1. Golongan basa Purin terdiri atas Adenin (A) dan Guanin (G)
2. Golongan basa Pirimidin terdiri atas Sitosin (S) dan Urasil (U)

Macam-macam RNA :

1. RNA duta (RNA messenger) terdapat di dalam nucleus
2. RNA ribosom terdapat di dalam organel sel ribosom
3. RNA transfer terdapat dalam sitoplasma

Perbedaan antara DNA dengan RNA.

DNA	RNA
hanya terdapat dalam inti sel (nucleus) , yaitu pada kromosom Membentuk rantai ganda yang amat panjang (double helix) Berhubungan erat dengan pengendalian faktor keturunan dan sintesa protein. Kadarnya tidak dipengaruhi oleh kecepatan sintesa protein. Mengandung basa : Pirimidin  : S dan T Purin        : A dan G Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribose yang kekurangan satu atom oksigen.	Terdapat dalam inti dan sitoplasma, terutama dalam ribosom Membentuk rantai tunggal dan tidak panjang (tanpa rantai komplemen) Berhubungan dengan sintesa protein dan kadarnya berubah-ubah menurut kecepatan sintesa protein. Mengandung basa : Pirimidin : S dan U (urasil) Purin       : A dan G Komponen gulanya ribosa (pentosa)

B.    MEKANISME SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein terjadi di dalam sel. Sintesis protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu: transkripsi dan translasi.

1. Transkripsi 

Transkripsi adalah proses pembentukan RNA d oleh DNA template, proses ini berlangsung ketika enzim RNA polymerase melekat pada nukleotida DNA sehingga pasangan DNA itu lepas dan salah satu rantai melakukan pencetakan.

Aturan pencetakan adalah :

1. Gula yang dicetak : ribose
2. Basa yang dicetak  : A, U, G dan S

Adenin dari DNA template mencetak Urasil

Guanin dari DNA template mencetak Sitosin

Timin dari DNA template mencetak Adenin

Sitosin dari DNA template mencetak Guanin

1. Translasi

Translasi adalah proses penterjemahan kode genetika dalam sintesis protein. Proses translasi adalah sebagai berikut:

Dengan melekatnya RNA d ke ribosom, maka RNA t menjadi aktif dan mengikat asam-asam amino di sekitarnya, kemudian masing-masing membawanya ke ribosom. Bagian ujung yang melilit RNA t itu berkaitan dengan RNA d lewat titik basa masing-masing. Titik basa RNA t yang setangkup dengan titik basa RNA d (kodon) disebut antikodon. Jadi antokodon mengikat dan mengangkut asam amino khusus sesuai dengan kode yang terdapat pada RNA duta.

C.    KODE GENETIKA

Tugas DNA dalam sintesis protein adalah berperan memberi instruksi kepada sel mengenai jenis protein yang harus dibuat. Instruksi tersebut berupa kode-kode yang merumuskan jenis protein yang akan dibentuk yang dikenal dengan nama kode genetik. Pada tahun 1961, M.W. Nirenberg, dkk. Telah membuktikan dan menyatakan bahwa kode genetika mempunyai ciri-ciri :

1. Terdiri dari triplet, artinya tiap satu kodon terdiri dari tiga basa
2. Non-overlapping, artinya susunan 3 basa pada kodon berbeda dengan kodon yang lain
3. Degerate, artinya satu macam asam amino mempunyai kode lebih dari Satu
4. Universal, artinya kode yang sama berlaku untuk semua mkhluk hidup.

Ciri khas protein ialah jumlah asam aminonya, macam dan urutan asam amino yang membangunnya. Terdapat 20 macam asam amino di alam yang tersusun dari 4 (empat) macam basa nitrogen pada molekul ARN d, yaitu Adenin (A), Urasil (U), Sitosisn (S), dan Guanin (G). Dari keempat basa tersebut dapat tersusun 64 triplet kodon, padahal macam asam amino yang ada hanya 20 sehingga terdapat kodon-kodon sinonim atau degerate.

RANGKUMAN MATERI

Di dalam sel makhluk hisup tepatnya di inti sel terdapat benda-benda halus yang berfungsi mengatur seluruh kegiatan metabolisme tubuh. Benda-benda tersebut tampak menebal bila sel sedang mengadakan pembelahan dan dikenal dengan nama kromosom.

Kromosom sel tubuh pada mkhluk hidup jumlahnya berbeda-beda namun selalu terdiri dari kromosom tubuh (autosom) yang umumnya disingkat A dan kromosom kelamin (gonosom) yang terdiri dari kromosom X dan Y.

Ringkasan perbedaan gen dan kromosom:

• Kromosom membawa gen tetapi tidak sebaliknya.
• Gen adalah sebagian kecil dari untai DNA sedangkan kromosom adalah seluruh untai DNA. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kromosom lebih panjang dan lebih besar dari gen.
• Gen terdiri dari hanya rangkaian nukleotida yang saling terhubung sementara kromosom memiliki nukleotida dan protein dalam struktur.
• Gen tidak akan berfungsi jika peristiwa terkait lainnya tidak terjadi, sedangkan bagian lain dari kromosom mengontrol peristiwa-peristiwa.
• Gen adalah istilah yang pasti dengan sifat yang didefinisikan sementara kromosom adalah istilah yang longgar.

ATAU

Perbedaan Genom, DNA dan Kromosom

Lantas, apa perbedaan Genom, DNA dan Kromosom? Untuk membedakannya, silahkan lihat tabel dibawah ini.

Genom	DNA	Kromosom
Informasi genetik dalam satu organisme hidup yang terdapat dalam lokus dan mengendalikan ciri genetik suatu organisme hidup, termasuk manusia	Asam yang menyimpan informasi biologis unik setiap mahluk hidup termasuk virus	Adalah bentuk pengemasan dari genom yang ada pada mahluk hidup eukaryotik
Genom terdapat pada nukleus yang tersusun didalam kromosom	DNA di hasilkan oleh molekul yang disebut nukleotida	Kromosom secara khusus disebut Kromain
Genom adalah kepanjangan dari gene dan chromosome [kromosom] yang diperkenalkan oleh Hans Winler, Profesor di Universitas Hamburg, Jerman pada 1920	Setiap nukleotida terdiri dari fosfat, glukosa [deoksiribosa] dan basa nitron	Masing-masing kromosom dapat diamati melalui mikrosokop Optik