DNA,
GEN dan Kromosom
STANDAR KOMPETENSI :
Memahami konsep dasar
dan prinsip-prinsip hereditas serta implementasinya pada
sains, lingkungan, teknologi dan masyarakat.
KOMPETENSI DASAR :
3.1. Menjelaskan
konsep gen, DNA dan kromosom
3.2. Menjelaskan
hubungan gen (DNA) – RNA – polipepetida dan sisntesis protein
Apa yang akan
dipelajari ?
3.1.1. Membedakan gen,
DNA dan kromosom
3.1.2. Menjelaskan
fungsi gen, DNA dan kromosom
3.1.3. Mendiskripsikan
struktur heliks DNA serta sifat dan fungsinya
3.1.4. Mendiskripsikan
struktur, sifat dan fungsi RNA
3.1.5. Mendiskripsikan
hubungan antara DNA, gen dan kromosom
3.2.1. Menjelaskan
hubungan DNA-RNA-polipeptida
3.2.2. Mengurtkan
proses tahapan sintesis protein
3.2.3. Menjelaskan
proses replikasi dan transkripsi DNA
3.2.4. Menjelaskan
proses penyampaian kode genetika
3.2.5. Menjelaskan
peran dan bagian-bagian yang terlibat dalam sintesis protein
3.2.6. Menemukan
macam-macam kode genetika
Pendahuluan
A. Struktur Gen dan
Kromosom
1. Struktur DNA
DNA ( deoxyribonucleic acid ) merupakan tempat
penyimpanan informasi genetik yang dikodekan dalam bahasa kimiawi dan
diproduksi di dalam semua sel tubuh makhluk hidup. Program DNA inilah yang
mengendalikan perkembangan sifat anatomi, fisiologi, biokimia, bahkan sebagian
sifat perilaku.DNA terdiri atas dua
utas benang polinukleotida yang saling berpilin
membentuk heliks ganda (double helix). Model struktur DNA itu pertama
kali dikemukakan oleh James Watson dan Francis Crickpada
tahun 1953 di Inggris. Struktur tersebut mereka buat berdasarkan hasil analisis
foto difraksi sinar X pada DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin.
mereka berkesimpulan bahwa molekul DNA merupakan dua benang polinukleotida yang
berpilin.
Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas
rangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas :
1.
Gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu
atom oksigen)
2.
Gugusan asam fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula)
3.
Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula
Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk “tulang
punggung” yang sangat panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan
sebagai tangga, dimana ibu tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya
adalah susunan basa nitrogen. Sedangkan fosfat menghubungkan gula pada satu
nukleotida ke gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida.
Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin
(A) dan guanin (G), serta basa pirimidin yaitu sitosin atau cytosine (C)
dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida.
Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :
1.
Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)
2.
Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)
3.
Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)
4.
Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksiribotimidin)
Ikatan asam-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida
atau sering disebut nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida,
yaitu adenosin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida, sitidin
deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu
membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA terbentuk
dari dua utas poinukleotida yang saling berpilin.
Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang
tetap dengan basa-basa nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan
timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T
dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G
dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida
pada satu DNA saling komplemen.
Gambar 3.1 Struktur DNA
2.
Kromosom
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.
4. Gen
dan Alela
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
|
|
1.
hanya terdapat dalam inti sel (nucleus) , yaitu pada
kromosom
2.
Membentuk rantai ganda yang amat panjang (double
helix)
3.
Berhubungan erat dengan pengendalian faktor
keturunan dan sintesa protein.
Kadarnya tidak dipengaruhi oleh kecepatan sintesa protein.
1.
Mengandung basa :
A.
Pirimidin : S dan T
B.
Purin : A
dan G
C.
Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu ribose yang
kekurangan satu atom oksigen.
|
1.
Terdapat dalam inti dan sitoplasma, terutama dalam
ribosom
2.
Membentuk rantai tunggal dan tidak panjang (tanpa
rantai komplemen)
3.
Berhubungan dengan sintesa protein dan kadarnya
berubah-ubah menurut kecepatan sintesa protein.
1.
Mengandung basa :
A.
Pirimidin : S dan U (urasil)
B.
Purin : A dan G
1.
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.
Posting Komentar