Materi Genetik

 

Materi genetik atau faktor hereditas adalah informasi yang dimiliki setiap sel makhluk hidup yang dapat diwariskan kepada keturunannya. Pada suatu rangkaian DNA terdapat perintah yang memengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik makhluk hidup (disebut gen).

Sementara itu, faktor genetik adalah suatu kondisi tubuh yang bisa terjadi yang disebabkan karena adanya pengaruh dari leluhur kita terdahulu yang termasuk dalam garis keturunan keluarga. Faktor genetik ini sebenarnya bisa saja terjadi kepada diri kita, misalnya saja ada keluarga kita (orang tua, kakek, nenek, dan sebagainya) yang mengalami penyakit diabetes, maka kemungkinan besar kita akan terkena penyakit diabetes juga.

Secara umum, keseluruhan informasi genetik yang menentukan karakteristik makhluk hidup disimpan dalam DNA yang terletak di dalam inti sel. DNA menjadi untaian yang cukup panjang. Agar tersusun di dalam inti sel yang kecil, untaian DNA melilit pada protein yang disebut protein histon.

Dalam mempelajari informasi genetik terdapat ilmu cabang biologi yang dikenal dengan nama Genetika. Buku berjudul Genetika oleh Ramadhani Chaniago, Agus Hery Susanto, Desak Made Citrawathi & Sanusi Mulyadiharja mengulas mengenai gen, DNA, serta kromosom.

Dengan protein histon, lilitan DNA membentuk benang-benang kromatin. Saat sel akan membelah, benang-benang kromatin ini akan membentuk kromosom.  Materi genetik sendiri terdiri atas kromosom, gen, DNA, dan RNA. Simak pembahasan lengkapnya berikut ini, Grameds.

Gen

Gen sebagai unit terkecil dari materi genetik yang mengendalikan sifat-sifat hereditas organisme. Gen terdiri atas DNA yang terpintal oleh protein histon dan tersusun dalam satu deret secara linear dan beraturan di dalam lokus-lokus pada kromosom.

Setiap kromosom memiliki ratusan lokus, sehingga di dalam sel, terdapat ribuan gen.

Misalnya, diperkirakan terdapat 26.000 hingga 40.000 gen pada tubuh manusia dengan 46 kromosom. Hal ini juga menyebabkan satu individu dapat memiliki ribuan sifat. Terdapat tiga macam komponen penyusun gen, yaitu Sistron (komponen yang terdiri atas ratusan nukleotida), Rekon (komponen yang lebih kecil dari gen dan terdiri atas satu atau dua pasang nukleotida), Muton (komponen yang lebih besar dari rekon dan terdiri atas satu atau dua pasang nukleotid). Ada dua hal yang menentukan tipe-tipe gen, yaitu sifat dan perannya.

Berdasarkan sifatnya, gen terbagi menjadi tiga yaitu Gen dominan dengan ekspresi kuat yang dilambangkan dengan huruf besar. Gen setengah dominan dengan ekspresi di antara gen dominan dan resesif. Gen resesif dengan ekspresi lemah yang dilambangkan dengan huruf kecil. Berdasarkan perannya, gen terbagi menjadi dua yaitu Gen struktural yang mengode protein (enzim) dengan ekspresi yang dikendalikan gen regulator.

Gen regulator yang mengatur ekspresi gen struktural. Pada sel eukariot, gen terdiri dari Domain regulasi inisiasi transkripsi, yang terdiri antara lain dari deret GCCACACCC, ATGCAAAT, kotak GC, kotak CCAAT dan kotak TATA,  kemudian Intron, Ekson, (Area kodikasi protein yang dapat ditranskripsi secara overlapping atau nonoverlapping. Sebagai contoh, pada kode dengan tiga deret nukleotida (kodon triplet) AUU GCU CAG, dapat secara dibaca nonoverlapping sebagai AUU GCU CAG atau dibaca secara overlapping sebagai AUU UUG UGC GCU CUC CAG.

Walaupun pada sekitar tahun 1961, telah diketahui bahwa asam amino dikodikasi oleh kodon secara nonoverlapping, telah ditemukan protein berbeda hasil transkripsi dengan pergeseran overlapping kodon, Domain regulasi akhir transkripsi

Dalam mempelajari gen yang menjadi pemebentuk diri kita, kehidupan, sifat, serta nasib seseorang, Grameds dapat membaca buku Gen dari Siddhartha Mukherjee yang membahas hal tersebut.

Ekspresi Gen

Ekspresi gen adalah proses di mana kode-kode informasi yang ada pada gen diubah menjadi protein-protein yang beroperasi hanya di dalam sel.

Ekspresi gen terdiri dari dua tahap, yaitu:

1. Transkripsi, proses pembuatan salinan RN
2. Translasi, proses sintesis polipeptida yang spesifik di dalam ribosom.

Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma sentral (central dogma). Dogma sentral berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA.

Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan.

Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru. Ketahui pula bahwa beberapa kesalahan yang disebut mutasi dapat terjadi pada proses ekspresi gen ini.

Ruang Lingkup Gen

Konsep genetika berkembang dari ilmu yang membahas tentang bagaimana sifat diturunkan menjadi lebih luas, yakni ilmu yang mempelajari tentang materi genetik. Secara luas, genetika membahas mengenai:

• Struktur materi genetik, meliputi gen, kromosom, DNA, RNA, plasmid, episom, dan elemen tranposabel.
• Reproduksi materi genetik, meliputi reproduksi sel, replikasi DNA, dan lainnya.
• Kerja materi genetik, meliputi ruang lingkup materi genetik, transkripsi, kode genetik dan lainnya.
• Perubahan materi genetik, meliputi mutasi dan rekombinasi
• Genetika dalam populasi
• Perekayasaan materi genetik

Kromosom

Kromosom adalah benda-benda halus seperti benang yang mudah menyerap warna dan berfungsi sebagai pembawa sifat keturunan. Di dalam sel yang diploid, kromosom tampak berpasang-pasangan. Sepasang kromosom disebut kromosom homolog, yaitu kromosom yang memiliki bentuk, ukuran, dan urutan gen yang sama.

Sementara kromosom yang bukan pasangannya disebut kromosom nonhomolog. Setiap kromosom memiliki bagian-bagian seperti sentromer, lengan kromosom, matriks, kromonema, kromomer, telomer, dan satelit. Berdasarkan letak sentromernya, ada empat tipe kromosom, yaitu: tipe metasentrik tipe submetasentrik tipe akrosentrik tipe telosentrik Berikut ini adalah gambar kromosom dan bagian-bagiannya. Hereditas Kromosom – Capture1 Nah, Quipperian, pada manusia, jumlah kromosom pada sel diploid adalah 46 buah atau 23 pasang.

Kromosom tersebut terdiri atas 44 buah atau 22 pasang kromosom tubuh (autosom) dan sepasang kromosom kelamin (gonosom), yaitu XX pada wanita dan XY pada pria. Pada sel haploid seperti sel telur atau sel sperma, kromosom berjumlah 23 buah yang terdiri atas 22 buah autosom dan sebuah gonosom. Sel telur memiliki 22 buah autosom dan 1 X, sedangkan sperma memiliki 22 buah autosom dan  1 X atau 1 Y.

Fungsi Kromosom diantaranya Sebagai tempat penyimpanan informasi genetik yang akan diturunkan dari induk ke anak sampai membentuk sifat dan ciri khas individu itu. Berperan enting dalam proses pembelahan sel.

• Sentromer Bagian pusat kromosom yang bisanya berbentuk bulat. Pada sentromer ada kinetokor mempunyai fungsi penting saat terjadinya pembelahan sel. Pada bagian inilah benang spindel melekat kepada masing-masing kutub yang berlawanan.
• Kromatid merupakan salah satu dari kedua lengan hasil replikasi pada kromosom. Pada lengan kromosom ada kromonema, yakni pita yaang berbentuk spiral. Pada kromonema bisa terlihat penebalan berupa manik-manik yang disebut Kromomer. Biasanya kromomer susah untuk diamati, tapi bisa terlihat jelas pada kromosom yang sudah banyak melakukan replikasi. Kromonema dibungkus oleh substansi khusus yang disebut matriks. Kromatid melekat satu sama lain kepada bagian sentromer.
• Telomer adalah istilah yang dipakai untuk menunjukkan bagian ujung dari kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga DNA pada bagian ujung tak terurai serta mencegah bertemunya satu lengan dengan lengan kromosom yang lainnya. Telomer pun berfungsi untuk melindungi kromosom dari ancaman lingkungan.
• Kromomer adalah struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang kadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen (kromosom dengan DNA yang sudah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sampai bentuk kromosom seperti kawat).
• Satelit merupakan bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan berada di ujung lengan kromatid.Satelit terbentuk karena adanya konstriksi sekunder di daerah itu.

• Sentromer Bagian pusat kromosom yang bisanya berbentuk bulat. Pada sentromer ada kinetokor mempunyai fungsi penting saat terjadinya pembelahan sel. Pada bagian inilah benang spindel melekat kepada masing-masing kutub yang berlawanan.
• Kromatid merupakan salah satu dari kedua lengan hasil replikasi pada kromosom. Pada lengan kromosom ada kromonema, yakni pita yaang berbentuk spiral. Pada kromonema bisa terlihat penebalan berupa manik-manik yang disebut Kromomer. Biasanya kromomer susah untuk diamati, tapi bisa terlihat jelas pada kromosom yang sudah banyak melakukan replikasi. Kromonema dibungkus oleh substansi khusus yang disebut matriks. Kromatid melekat satu sama lain kepada bagian sentromer.
• Telomer adalah istilah yang dipakai untuk menunjukkan bagian ujung dari kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga DNA pada bagian ujung tak terurai serta mencegah bertemunya satu lengan dengan lengan kromosom yang lainnya. Telomer pun berfungsi untuk melindungi kromosom dari ancaman lingkungan.
• Kromomer adalah struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang kadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen (kromosom dengan DNA yang sudah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sampai bentuk kromosom seperti kawat).
• Satelit merupakan bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan berada di ujung lengan kromatid.Satelit terbentuk karena adanya konstriksi sekunder di daerah itu.

  Susunan Kromosom

  Kromosom pada organisme prokariotik ada yang berupa RNA saja. Ini dapat dijumpai pada virus mozaik (tembakau). Kromosom dapat pula berupa DNA saja misalnya pada virus T dan dapat pula mengandung keduanya yaitu DNA dan RNA seperti pada bakteri Escherichia coli.

• Kromosom mengandung struktur yang terdiri dari benang-benang tipis yang melingkar-lingkar. Disepanjang benang-benang inilah terletak secara teratur struktur yang disebut Gen. Setiap gen menempati tempat tertentu dalam kromosom. Tempat gen didalam kromosom disebut lokus gen. Jadi gen inilah yang sebenarnya berfungsi mengatur sifat – sifat yang akan diwariskan dari induk kepada keturunanya. Selain itu, gen juga berefungsi mengatur perkembangan dan metabolisme individu. Gen terdiri dari DNA (asam Nukleat).

  Sejumlah gen yang berderet pada kromosom masing-masing memiliki tugas khusus. Ada gen yang mengatur warna bunga, tinggi rambut, bentuk hidung, jenis rambut, warna rambut, golongan darah, warna bulu dan sebagainya. Jumlah kromosom dalam setiap organisme berbeda pada organisme yang berbeda jenis. Ukuran kromosom juga sangat bervariasi antara satu jenis organisme dengan jenis organisme lainya.

  Dalam setiap sel tubuh, kromosom berada dalam keadaan berpasang- pasangan. Kromosom yang berpasangan dan memiliki bentuk, ukuran dan komposisiyang sama disebut kromosom homolog. Setiap pasangan kromosom homolog berbeda dengan pasangan kromosom homolog lainya. Kromosom sel tubuh terdapat sepasang-pasang (alelik) sehingga kromosom tubuh terdiri dari dua set. Dua set kromosom pada sel tubuh adalah diploid (2n). Pada sel kelamin (gamet) tidak terdapat pasang-pasangan atau hanya terdapat satu set kromosom. Satu set kromosom pada sel kelamin adalah haploid (n).

• Bahan Penyusun Kromosom

•  Bahan penyusun kromosom adalah benang kromatin yang terdiri dari DNA (asam deoksiribonukleat), RNA hasil transkripsi dan protein (bersifat histon atau asam dan non histon atau basa). Tiap kromatid membawa sebuah molekul DNA yang strukturnya berupa untai ganda sehingga di dalam kedua kromatid terdapat dua molekul DNA.

  Pada manusia memasukkan paling sedikit 7 protein penyusun kromosom , sedangkan protein yang lain tidak mendapatkan tempat dalam kromosom. Salah satu protein, CENP-A, Kromosom pada organisme eukariotik tersusun dari bagian-bagian berikut: DNA-DNA menyusun kromosom sekitar 35% dari keseluruhan kromosom. RNA RNA menyusun kromosom sekitar 5% dari keseluruhan kromosom.

  Protein Protein ini terdiri atas histon yang bersifat basa dan nonhiston yang bersifat asam. Kedua macam protein ini berfungsi untuk menggulung benang kromosom sehingga menjadi pudar dan berperan sebagai enzim pengganda DNA dan pengkopian DNA.

• DNA

•  DNA atau deoxyribonucleic acid adalah suatu asam nukleat yang merupakan penyusun gen di dalam inti sel. DNA menyimpan segala informasi biologis dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus. DNA terdiri atas dua rantai polinukleotida yang tersusun dalam heliks ganda. Setiap nukleotida terdiri atas tiga komponen, yaitu fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen.

  Ada dua macam basa nitrogen penyusun DNA, yaitu basa purin yang terdiri atas basa adenin (A) dan guanin (G) serta basa pirimidin yang terdiri atas basa timin (T) dan sitosin (S). Nah, dua rantai DNA ini saling berikatan pada bagian basa nitrogen yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Basa nitrogen A berikatan dengan T, sedangkan G berikatan dengan S. Antara A dan T dihubungkan oleh 2 ikatan hidrogen, sedangkan antara G dan S dihubungkan oleh 3 ikatan hidrogen. Fungsi DNA diantaranya:

  • DNA Berfungsi Sebagai Pembawa Informasi Genetik Sifat pada materi DNA yang unik membuat peneliti tertarik untuk lebih lanjut lagi mempelajari tentang DNA. Hasilnya DNA dapat digunakan untuk membantu mengidentifikasi sebuah kasus pembunuhan, hingga kasus kematian seseorang yang tidak diketahui identitasnya. DNA juga membantu kinerja penegak hukum, karena dapat mengenali atau mengetahui informasi terkait siapakah pelaku atau siapakah korban melalui tes DNA.
  • Berperan dalam Duplikasi Diri dan Pewarisan Sifat DNA dibundel ke dalam 46 kromosom. Manusia memiliki 23 masing-masing berasal dari laki-laki dan sel germinal perempuan. Hal ini dapat terjadi melalui proses yang kompleks. Lebih jelasnya sel-sel germinal, spermatozoa dari pria dan sel telur atau ovum dari perempuan masing-masing memasok setengah DNA kamu. Hal inilah yang membuat DNA berperan dalam duplikasi diri dan pewarisan sifat.
  • Ekspresi Informasi Genetik DNA adalah dasar dari kehidupan. Ini adalah molekul kompleks yang terdiri dari empat jenis basa, silang terhubung seperti tangga, dan di pelintir menjadi spiral. Semua empat protein masing-masing terhubung dengan satu dan yang lainnya. Dan urutan semua pasangan membentuk gen yang mendefinisikan siapa kamu serta semua organisme lain di bumi. DNA juga mengandung semua pengkodean genetik yang digunakan untuk mengontrol fungsi, perilaku dan pengembangan suatu organisme.
  • Fungsi DNA untuk Forensik Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, air liur, hingga rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka. Pengidentifikasian ini biasanya disebut dengan fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA.
  • Fungsi DNA dalam Komputasi DNA memiliki peran penting dalam ilmu komputer, untuk riset dan juga sebagai salah satu contoh bentuk cara komputasi. Contohnya saja teori database. Teori database juga dipengaruhi oleh riset DNA yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA adalah database genomik.

  • RNAatau ribonucleic acid. Adalah makromolekul polinukleotida berupa rantai tunggal atau ganda yang tidak berpilin. Rantai pada RNA juga pendek-pendek, karena dibentuk melalui transkripsi fragmen-fragmen DNA. RNA banyak ditemukan di sitoplasma atau ribosom. Berbeda dengan DNA, keberadaan RNA di dalam sel tidak tetap karena mudah terurai dan harus dibentuk kembali. RNA tersusun dari banyak ribonukleotida, di mana setiap ribonukleotida terdiri atas 3 komponen, yaitu fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen.

    Basa nitrogen RNA terdiri atas basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G) serta basa pirimidin, yaitu urasil (U) dan sitosin (S). Keempat basa nitrogen tersebut akan membentuk pasangan A – U dan G – S. Adenin dan urasil  dihubungkan oleh 2 ikatan hidrogen, sedangkan guanin dan sitosin dihubungkan oleh 3 ikatan hidrogen. RNA dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu RNA genetik dan RNA nongenetik. RNA genetik adalah RNA yang berperan dalam pewarisan sifat. RNA ini hanya terdapat pada virus RNA. RNA nongenetik adalah RNA yang berperan dalam sintesis protein. Nah, RNA terbagi menjadi tiga macam, yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA. Apa saja bedanya?

    
    

    mRNA adalah RNA rantai tunggal dan panjang yang dibentuk oleh DNA melalui proses transkripsi di dalam inti sel. Basa-basa nitrogen di sepanjang rantai mRNA merupakan kode genetik yang disebut kodon. mRNA berfungsi sebagai pembawa kode genetik (kodon) dari inti sel ke sitoplasma.

    tRNA

    tRNA adalah RNA rantai tunggal dan pendek yang dibentuk oleh DNA di dalam inti sel dan diangkut ke sitoplasma. tRNA berfungsi sebagai penerjemah kodon. Caranya adalah dengan membawa asam-asam amino dari sitoplasma ke ribosom dan melekatkan asam-asam amino tersebut sesuai urutan kodon pada mRNA. tRNA memiliki dua ujung perlekatan yang penting, yaitu ujung untuk perlekatan kodon pada mRNA atau disebut antikodon dan ujung untuk perlekatan asam amino.

    rRNA

    rRNA adalah RNA yang terdapat di dalam ribosom, namun dibentuk oleh DNA di dalam inti sel. rRNA berfungsi sebagai mesin perakit polipeptida pada sintesis protein yang bergerak ke satu arah di sepanjang rantai mRNA.

    Demikian, pembahasan tentang materi genetik yang sudah dibahas di atas. Setelah membaca artikel ini sampai habis, semoga Grameds dapat memahami dan menambah wawasanya terhadap gen, kromosom, DNA, dan RNA.

    Apa yang dimaksud dengan genetic?

    Materi genetik atau faktor hereditas adalah informasi yang dimiliki setiap sel makhluk hidup yang dapat diwariskan kepada keturunannya. Pada suatu rangkaian DNA terdapat perintah yang memengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik makhluk hidup (disebut gen).

    Apa yang dimaksud dengan RNA?

    RNA atau ribonucleic acid. Adalah makromolekul polinukleotida berupa rantai tunggal atau ganda yang tidak berpilin. Rantai pada RNA juga pendek-pendek, karena dibentuk melalui transkripsi fragmen-fragmen DNA. RNA banyak ditemukan di sitoplasma atau ribosom. Berbeda dengan DNA, keberadaan RNA di dalam sel tidak tetap karena mudah terurai dan harus dibentuk kembali. RNA tersusun dari banyak ribonukleotida, di mana setiap ribonukleotida terdiri atas 3 komponen, yaitu fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen.

    Apa perbedaan antara gen dan DNA?

    Gen sebagai unit terkecil dari materi genetik yang mengendalikan sifat-sifat hereditas organisme. Sedangkan, DNA menyimpan segala informasi biologis dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus.

    Apa yang dimaksud dengan faktor genetik?

    Faktor genetik adalah suatu kondisi tubuh yang bisa terjadi yang disebabkan karena adanya pengaruh dari leluhur kita terdahulu yang termasuk dalam garis keturunan keluarga.

    Apa perbedaan gen DNA dan RNA?

    DNA atau deoxyribonucleic acid adalah suatu asam nukleat yang merupakan penyusun gen di dalam inti sel. DNA menyimpan segala informasi biologis dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus. RNA atau ribonucleic acid. Adalah makromolekul polinukleotida berupa rantai tunggal atau ganda yang tidak berpilin. Rantai pada RNA juga pendek-pendek, karena dibentuk melalui transkripsi fragmen-fragmen DNA. RNA banyak ditemukan di sitoplasma atau ribosom.