D N A

DNA merupakan suatu makromolekul yang tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya yang membawa sifat gen.

• DNA terbentuk dari empat tipe nukleotida, yang berikatan secara kovalen membentuk rantai polinukleotida (rantai DNA atau benang DNA)
• Dengan tulang punggung gula-fosfat tempat melekatnya basa-basa.

• Dua rantai polinukleotida saling berikatan melalui ikatan hydrogen antara basa-basa nitrogen dari rantai yang berbeda.

• Semua basa berada di dalam double helix dan tulangpunggung gula-fosfat berada di bagian luar.
• Purin selalu berpasangan dengan pirimidin (A-T, G-C). Perpasangan secara komplemen tersebut memungkinkan pasangan basa dikemas dengan susunan yang paling sesuai.

• Hal ini bisa terjadi bila kedua rantai polinukleotida tersusun secara antiparalel.
• Komposisi gen adalah: Daerah pengkode (exon and intron) yang mengkode RNA atau protein + sekuen-sekuen pengaturan (Regulatory sequences: termasuk. promoter yang menginisiasi terjadinya transkripsi, enhancer/silencer yang menentukan tinggi rendahnya aktivitas transkripsi, polyadenylation site, splicing sites serta signal terminasi transkripsi).

Produk gen :

• RNA yang kemudian ditranslasi menjadi protein
• Hanya RNA seperti rRNA, tRNA, snRNA, snoRNA dan miRNA
• Satu gen mempunyai potensi menghasilkan banyak produk karena

adanya :

• promoter-promoter yang berbeda
• alternative splicing

Karakteristiknya:

• Disusun oleh tiga komponen, yaitu: Gula (deoksiribonukleotida), fosfat, dan basa.
• Ada empat jenis basa pada DNA yaitu Sitosin, Guanin, Adenin, dan Timin.
• Dalam satu molekul DNA terdapat dua utas polinukleotida yang diikat oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara basa-basanya.
• Perpasangan A-T diikat oleh dua ikatan hidrogen dan perpasangan G-C oleh tiga ikatan hidrogen.

• Pasangan kedua utasan tersebut berpilin membentuk heliks ganda

What is mitochondrial DNA?

• Walaupun kebanyakan DNA dikemas dalam kromosom yang berada di dalam nukleus, namun mitokondrial juga memiliki DNA dengan jumlah yang sedikit.
• Material genetik ini dikenal dengan mitochondrial DNA atau mtDNA.
• Mitochondria tersusun atas sel yang mengubah energi dari makanan menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan oleh sel.
• Setiap sel terdiri atas ratusan hingga ribuan mitochondria, yang terletak di dalam cairan yang mengelilingi nukleus (sitoplasma).
• Mitochondria memproduksi energi melewati suatu proses yang dikenal dengan nama oxidative phosphorylation.
• Proses ini menggunakan oksigen dan gula sederhana untuk membuat ATP, sumber energi sel.
• Disamping untuk memproduksi energi, mitokondria berperan dalam beberapa aktivitas sel. Sebagai contoh, mitochondria membantu mengatur penghancuran diri sel.
• Mereka juga dibutuhkan untuk memproduksi substansi seperti kolestrol dan heme (komponen dari hemoglobin yang membawa oksigen dalam darah).
• Mitochondrial DNA terdiri atas 37 gen, semuanya dibutuhkan untuk menjalankan fungsi mitochondrial secara normal.
• Tiga belas gen dari semua gen ini mengatur pembuatan enzim yang melibatkan oxidative phosphorylation.
• Sisa gen yang lain mengatur pembuatan molekul yang disebut transfer RNAs dan ribosom RNAs.
• RNA tipe ini membantu memasang dinding protein menjadi protein fungsional.

What is a gene?

• Gen adalah bahan genetik yang terkait dengan sifat tertentu.
• Sebagai bahan genetik tentu saja gen diwariskan dari satu individu ke individu lainnya.
• Gen memiliki bentuk-bentuk alternatif yang dinamakan alel.
• Ekspresi dari alel dapat serupa, tetapi orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda.

• Gregor Mendel telah berasumsi tentang adanya suatu bahan yang terkait dengan suatu sifat atau karakter yang dapat diwariskan.
• Ia menyebutnya ‘faktor’.
• Pada 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom.
• Selanjutnya, terjadi ‘perlombaan’ seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen.
• Banyak penghargaan Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini.
• Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan diketahui hanya berada pada kromosom (1869), tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen.
• Melalui penelitian Oswald Avery terhadap bakteri Pneumococcus (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase (publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.

What is a chromosome?

• Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan.
• Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang).
• Kromosom juga merupakan struktur benang dalam inti sel yang bertanggung jawab dalam hal sifat keturunan (hereditas).
• Kromosom adalah KHAS bagi makhluk hidup.
• Sepasang kromosom adalah “HOMOLOG” sesamanya, artinya mengandung lokus gen-gen yang bersesuaian yang disebut ALELA.
• LOKUS adalah lokasi yang diperuntukkan bagi gen dalam kromosom.

ALEL GANDA (MULTIPLE ALLELES) adalah adanya lebih dari satu alel pada lokus yang sama.

Dikenal dua macam kromosom yaitu:

1. Kromosom badan (Autosom).
2. Kromosom kelamin / kromosom seks (Gonosom).

• Kromosom-Y adalah kromosom yang membawa sifat laki-laki, dan kromosom-X adalah kromosom yang membawa sifat wanita.
• Pada manusia laki-laki mempunyai kromosom XY sedangkan perempuan XX.
• Di tingkat bibit, sperma hanya mempunyai satu kromosom, yaitu kromosom-X atau kromosom-Y,
• sedangkan bibit wanita hanya mempunyai kromosom-X.

How many chromosomes do people have?

• Jumlah kromosom manusia adalah 46 buah (23 pasang) yang terdiri dari 22 pasang autosom dan 1 pasang gonosom.

Intron

• Berasal dari singkatan intragenic regions, yang merupakan bagian yang tidak berkode dari precursor mRNA (pre-mRNA)yang dibuang sebelum mRNA siap ditranslasi.
• Tetapi ada juga intron prokariot yang ditemukan di tRNA dan rRNA.
• Ketika intron telah dibuang dari pre-mRNA, hasilnya adalah exon (bagian mRNA yang berkode).
• Panjang dan ukuran intron berbeda pada satu spesies yang sama dan berbeda juga pada gen yang berbeda dalam satu individu.
• Intron sering ditemukan dalam genome eukariotik dalam pasangan AU atau AC.

Figure Intron

• Intron adalah hasil transkripsi seringkali juga membawa sekuensi yang terdapat di bagian ORF atau di bagian non-translated 5’ atau 3’ region.
• Secara bertahap intron ini akan dibuang dari transkrip yang terbentuk dan exon yang ada akan digabungkan membentuk mRNA yang siap untuk ditranslasi menjadi protein.
• Antara intron dan ekson diketahui mempunyai batasan tertentu, yaitu batas ujung 5’ dari intron adalah pasangan nukleotida GT dan batas ujung 3’ adalah pasangan nukleotida AG.
• Proses splicing diawali dengan terbentuknya struktur kompleks yang disebut spliceosome.
• Proses splicing akan berlanjut melalui dua tahapan.

Figure Ilustrasi pre-mRNA

Intron terdiri atas empat kelas:

• Intron inti (splisiomal intron)
• Intron grup I
• Intron grup II
• Intron grup III

Ada dua hipotesis mengenai mengapa intron terbentuk:
1. Intron Early (IE)

• Pada awalnya intron banyak ditemukan pada organisme purba prokariotik maupun eukariotik. Kemudian intron menghilang pada organisme prokariotik.
• Fakta yang menjadi dasar teori ini adalah intron memfasilitasi exon sebagai dominan dalam pembentukan protein.
• Model ini memungkinkan adanya evolusi gen baru.

2. Intron Late (IL)

• Pada awalnya intron berupa parasit yang memiliki gen yang disebut transposable elemen.
• Gen ini masuk pada organisme yang tidak memiliki intron, kemudian terakumulasi sehingga terbentuk dalam rangkaian DNA yang ditranskripsi sebagai intron.
• Model ini didasarkan pada adanya speciomal intron yang hanya ditemui pada organisme eukariotik.

Fungsi intron adalah sebagai berikut:

• Mengatur aktifitas gen dalam setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme dan kebutuhan biologis sesaat melalui control ekspresi gen.
• Struktur stabil pada intron memungkinkan intron dapat melindungi pre-mRNA dari regradasi enzim.
• Menghasilkan variasi fenotipik dengan mengatur atau memfasilitasi transporsisi dari exon.
• Beberapa exon memiliki fungsi mengontrol rangkaian proses pada kromosom X. hal ini penting dalam menentukan jenis kelamin pada tanaman dan vertebrata.
• Mempengaruhi peran dalam pengaturan sintesis protein, walaupun tidak mempunyai fungsi dalam proses translasi.

Exon

• Merupakan rangkaian asam nukleat yang menggambarkan bentuk dari RNA sesudah bagian awal dari RNA molekul.
• Intron sudah dipindahkan oleh sambungan cis, dua atau lebih sambungan molekul RNA sudah diligasi dengan sambungan trans.
• Bentuk molekul RNA dapat menjadi mRNA atau bentuk fungsi dari non-coding mRNA seperti rRNA atau tRNA.
• Exon dapat menunjukan rangkaian dalam DNA atau transkrip RNA itu.

GEN DAN KROMOSOM

Letak Kromosom

• Seperti telah dijelaskan dalam pembahasan tentang perkembangbiakan, semua keturunan hasil perkembangbiakan generatif mempunyai sifat yang bervariasi yang merupakan hasil dari campuran sifat kedua induknya.
• Misalnya, seorang ayah berambut lurus menikah dengan seorang ibu berambut keriting.
• Anak-anak mereka mungkin ada yang berambut lurus, berambut keriting, atau berambut ikal (antara lurus dan keriting).
• Rambut lurus dan rambut keriting disebut sifat beda.
• Contoh sifat beda pada tumbuhan adalah batang tinggi, batang pendek, warna bunga merah, warna bunga putih, rasa buah manis, rasa buah asam, biji bulat, dan biji kisut (keriput).
• Sekarang sudah diketahui bahwa sifat beda ditentukan dan diwariskan oleh gen penentu sifat yang terletak di dalam kromosom.
• Istilah kromosom pertama kali diperkenalkan oleh W. Waldeyer. Kromosom berasal dari dua kata, yaitu chroma (warna) dan soma (badan).
• Istilah ini muncul karena bagian ini akan jelas terlihat di bawah mikroskop apabila diberi zat warna. Kromosom terletak di dalam nukleus (inti sel).
• Inti sel tubuh dan inti sel kelamin suatu organisme mempunyai jumlah yang berbeda.
• Kromosom yang terletak di dalam inti sel tubuh bersifat haploid (2n), sedangkan yang terletak di dalam inti sel kelamin (gamet) bersifat haploid (n).
• Jumlah kromosom pada sel tubuh manusia sebanyak 46 (23 pasang), sedangkan pada sel kelaminnya (sperma atau ovum) sebanyak 23. dalam setiap kromosom manusia terdapat ribuan gen.

Macam-Macam Kromosom

• Berdasarkan fungsinya, kromosom dibedakan menjadi

1. kromosom tubuh
2. kromosom kelamin.

• Kromosom tubuh atau autosom adalah kromosom yang tidak menentukan jenis kelamin,
• berjumlah 2n-2. pada manusia jumlah autosom pada setiap sel tubuh sebanyak 44 (22 pasang).
• Kromosom kelamin (seks) atau gonosom adalah kromosom yang menentukan jenis kelamin, berjumlah sepasang.
• Kromosom kelamin pada wanita XX, sedangkan laki-laki XY.

Istilah – Istilah dalam Penurunan Kromosom.

• Parental (P), yaitu induk (jantan dan betina) yang mengadakan perkawinan/persilangan. Parental disebut juga orang tua/tetua.
• Filial (F), yaitu individu hasil persilangan, disebut juga keturunan/zuriat. Keturuanan pertama diberi simbol F1, keturunan kedua diberi simbol F2, dst.
• Gen dominan, yaitu gen yang mampu menutupi sifat gen lain yang sealel.
• Gen resesif, yaitu gen yang ditutupi oleh sifat gen lain yang sealel.
• Gen intermediat/kodominan, yaitu gen yang tidak saling mengalahkan atau mempunyai pengaruh yang sama kuat.
• Alel, yaitu gen-gen yang terletak pada kromosom homolog.
• Fenotipe, yaitu sifat-sitat yang tampak dari luar, dapat dicium, dapat dirasakan, misalnya rambut lurus, batang tinggi, bunga merah. bau harum, dan rasa manis.
• Fenotipe merupakan perpaduan antara faktor genotipe dan faktor lingkungan.
• Genotipe, yaitu sitat yang tidak tampak dari luar dan disimbolkan dengan huruf awal sifat-sifat yang diwakilinya.
• Sifat dominan disimbolkan dengan huruf besar.
• sedang sifat resesif disimbolkan dengan huruf kecil.
• Misalnya, batang tinggi dominan terhadap batang pendek.
• Gen batang tinggidisimbolkan dengan huruf T, sedangkan batang pendek disimbolkan dengan huruf t.
• Sifat pada genotip disimbolkan dengan huruf yang ditulis rangkap. misalnya TT, Tt, atau tt.
• Homozigot, yaitu pasangan gen yang mempunyai alel yang sama. misalnya AA atau mm.
• Heterozigot, yaitu pasangan gen yang mempunyai alel yang berbeda. misalnya Aa atau Mm.
• Hibrid, yaitu hasil persilangan atau hasil perkawinan antara dua individu yang mempunyai sifat beda.
• Persilangan dengan satu sitat beda disebut persilangan monohibrid, persilangan dengan dua sifat beda disebut persilangan dihibrid. persilangan dengan tiga silat beda disebut persilangan trihibrid, dan seterusnya.

Persilangan Monohibrid Dominan

• Persilangan monohibrid adalah persilangan dua individu dengan satu sifat beda.
• Persilangan rnonohibrid dibedakan menjadi dua macam, yaitu persilangan monohibrid dominan dan monohibrid intermediat.

Persilangan Monohibrid Dominan

• Persilangan monohibrid dominan adalah persilangan dua individu sejenis yang memerhatikan satu sifat beda dengan gen-gen yang dominan.
• Sifat dominan dapat dilihat secara mudah, yaitu sifat yang lebih banyak muncul pada keturunan dari pada sifat lainnya yang sealel.
• Persilangan monohibrid sudah diteliti oleh Mendel.
• Dari hasil penelitiannya dengan tanaman kacang kapri.
• Jika tumbuhan berbatang tinggi disilangkan dengan tumbuhan sejenis berbatang pendek menghasilkan F, tumbuhan berbatang tinggi, dikatakan bahwa batang tinggi merupakan sifat dominan, sedangkan batang pendek merupakan sifat resesif.
• Jadi, pada F, dihasilkan keturunan yang mempunyai sifat sama dengan sifat induk yang dominan.
• Rasio/perbandingan genotipe pada F2 = 1 : 2 : 1, sedangkan rasio fenotipenya = 3 : l.

Persilangan Monohibrid Intermediat

• Persilangan monohibrid intermediat adalah persilangan antara dua individu sejenis yang memperhatikan satu sifat beda dengan gen-gen intermediat.
• Jika tumbuhan berbunga merah disilangkan dengan tumbuhan sejenis berbunga putih menghasilkan F, tumbuhan berbunga merah muda, dikatakan bahwa bunga merah bersifat intermediat.
• Dengan cara persilangan seperti pada persilangan monohibrid dominan di atas. dapat diketahui bahwa rasio genotipe dan fenotipe F, pada persilangan monohobrid intermediat sama, yaitu 1 :2 : l.

Persilangan Dihibrid

• Persilangan dihibrid adalah persilangan antara dua individu sejenis yang melibatkan dua sifat beda,
• misalnya persilangan antara tanaman ercis berbiji bulat dan berwarna hijau dengan tanaman ercis berbiji kisut dan berwarna cokelat; padi berumur pendek dan berbulir sedikit dengan padi berumur panjang dan berbulir banyak.
• Mendel juga meneliti persilangan dihibrid pada kacang kapri.
• Mendel menyilangkan kacang kapri berbiji bulat dan berwarna kuning dengan tanaman kacang kapri berbiji kisut dan berwarna hijau.
• Ternyata semua F1, nya berbiji bulat dan berwarna kuning.
• Berarti biji bulat dan warna kuning merupakan sifat dominan.
• Selanjutnya. semua tanaman F, dibiarkan menyerbuk sendiri.
• Ternyata pada F2 dihasilkan 315 tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning. 108 tanaman berbiji bulat dan berwarna hijau. 106 tanaman berbiji kisut dan berwarna kuning, serta 32 tanaman berbiji kisut dan berwarna hijau.
• Hasil penelitiannya mengehasilkan hukum Mendel II atau hukum asortasi atau hukum pengelompokan gen seceru bebas.
• Hukum ini menyatakan bahwa gen-gen dari kedua induk akan mengumpul dalam zigot, tetapi kemudian akan memisah lagi ke dalam gamet-gantet secara bebas.

Pewarisan Sifat dan Bibit Unggul

• Hukum Mendel dapat digunakan untuk menghasilkan tanaman atau ternak bibit unggul.
• Sifat-sifat unggul tanaman, antara lain adaptif (mudah menyesuaikan diri) terhadap berbagai kondisi lingkungan,
• misalnya cuaca buruk dan kekeringan; tahan terhadap hama dan penyakit; lebih cepat menghasilkan: produktivitasnya tinggi dan rasanya enak; atau untuk tanaman menahun mempunyai masa produksi yang lebih lama.
• Sifat-sitat unggul hervan, antara lain tahan terhadap penyakit: hewan pedaging menghasilkan daging yang lebih banyak dan enak, unggas petelur menghasilkan telur yang lebih banyak; atau sapi menghasilkan susu yang lebih banyak.
• Untuk memperoleh bibit unggul, dapat dilakukan dengan seleksi dan hibridisasi. Kedua proses ini berkaitan erat.
• Sebelum dilakukan hibridisasi, dilakukan dulu proses seleksi.
• Seleksi adalah pemilihan sifat-sifat tanaman dan hewan yang sesuai dengan kehendak manusia.
• Misalnya, untuk menghasilkan bahan pangan, diseleksi tanaman dengan sifat-sifat produktivitas tinggi, rasanya enak, serta tahan hama dan penyakit. Untuk hewan diseleksi hewan-hewan penghasil daging, telur, dan susu yang tinggi.
• Seleksi yang dilakukan secara terus-menerus dan dalam waktu yang sangat lama akan mengakibatkan organisme dengan sifat unggul akan makin bertambah.
• Sebaliknya. organisme dengan sifat-sifat yang tidak dikehendaki akan makin berkurang atau bahkan punah.
• Hibridisasi/pembastaran/persilangan adalah mengawinkan dua individu sejenis yang berbeda sifatnya sehingga diperoleh keturunan dengan sifat-sifat unggul yang dimiliki kedua induknya.
• Misalnya, persilangan induk varietas padi yang produktivitasnya tinggi.
• Tetapi tidak tahan terhadap hama dan penyakit dengan induk varietas padi yang produktivitasnya rendah, tetapi tahan terhadap hama dan perryakit, diharapkan menghasilkan keturunan dengan sifat produktivitasnya tinggi dan tahan terhadap hama dan penyakit.
• Bibit unggul juga dapat diperoleh dengan menyilangkan tanaman liar dengan tanaman yang sudah dibudidayakan.
• Misalnya. Antara tomat liar dengan tomat komersial yang sudah dibudidayakan.
• Tomat liar berbuah kecil-kecil, tetapi memiliki keunggulan, yaitu kebal terhadap penyakit layu karena jamur Fusarium.
• Setelah kedua tomat tersebut disilangkan. dihasilkan tomat dengan ukuran buah seperti tomat komersial yang tahan terhadap penyakit layu karena jamur Fusarium.

SUBSCRIBE TO OUR NEWSLETTER