GENETIKA

1.  Gen, Kromosom, dan Asam Nukleat (DNA/RNA)

Genetika berhubungan dengan materi genetik yang berada di inti sel serta materi genetik di mitokondria. Kromosom yang tersusun atas asan nukleat (DNA/RNA) serta protein Histon pada bagian tertentu mengandung informasi genetik yang harus diterjemahkan menjadi protein tertentu. Gen yang terdapat dalam DNA merupakan pengontrol/database informasi genetik dalam suatu organisme.

Setiap sifat pada makhluk hidup dikendalikan oleh faktor keturunan yang disebut gen. Gen akan mengatur sifat yang nampak pada suatu organisme. Sifat yang nampak ini selain dipengaruhi oleh gen dipengaruhi oleh faktor lingkungan.

Gen terdapat dalam lokus tertentu yang disebut kromosom. Kromosom adalah benang-benang yang menebal dan mikroskopis. Kromosom terdapat di dalam nukleus (inti sel). Kromosom yang berpasangan disebut kromosom homolog,sedangkan pasangan gen disebut alel. Kromosom sel-sel eukariotik tersusun atas kromatin. Kromatin tersusun atas 27% DNA (Deoxyribonucleic acid),67% potein dan 6%RNA (Ribonucleic acid). DNA (Deoxyribonucleic acid) merupakan biomolekul yang terpenting di dalam sel karena molekul DNA merupakan pembawa informasi genetik yang memberi sifat pada suatu organisme. DNA terletak di dalam inti sel,mitokondria dan kloroplas. Tiap molekul DNA tersusun atas nukleotida. Satu nukleotida terdiri atas komponen gula pentosa,basa nitrogen dan gugus fosfat. DNA memiliki sifat autokatalisis yaitu mampu menggandakan diri dan menyintesis diri sendiri dengan kata lain yaitu replikasi.

Kariotipe adalah tampilan visual kromosom tiap individu. Kromosom akan berpasang-pasangan membentuk pasangan kromosom homolog yang ditandai dengan panjang dan posisi sentromer yang sama.

Jumlah kromosom setiap spesies makhluk hidup bersifat spesifik dan dapat dibedakan menjadis epasang kromosom seks (gonosom) dan kromosom tubuh (autosom),contoh penulisan kariotipe sebagai berikut: manusia (memiliki 46 kromosom) ditulis 22AA (autosom) +XX (gonosom) untuk wanita,22AA (autosom)+XY (gonosom) untuk laki-laki.

DNA dan RNA

Asam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya dioksinukleotida maka asam nukleat itu disebut dioksiribonukleat(DNA) dan jika terdiri dari unit-unit mononukleotida disebut asam ribonukleat(RNA).

DNA dan RNA mempunyai sejumlah sifat kimia dan fisika yang sama sebab antara unit-unit mononukleotida terdapat ikatan yang sama yaitu melalui jembatan fosfodiester antara posisi 3′ suatu mononukleotida dan posisi 5′ pada mononukleotida lainnya(Harpet, 1980).

Asam nukleat bersama protein membentuk nucleoprotein yang menyusun kromosom. Asam nukleat terdiri dari DNA/AND dan RNA/ARN. Asam nukleat merupakan rangkaian nukleotida yang terdiri atas: gula ( gula ribose= RNA, gula deoksiribosa+DNA), gugus fosfat, basa nitrogen (purin= guanine adenine, pirimidin= sitosin timin) pada DNA. Pada RNA sitosin dan urasil.

Asam-asam nukleat seperti asam dioksiribosa nukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA) memberikan dasar kimia bagi pemindahan keterangan di dalam semua sel. Asam nukleat merupakan molekul makro yang memberi keterangan tiap asam nukleat mempunyai urutan nukleotida yang unik sama seperti urutan asam amino yang unik dari suatu protein tertentu karena asam nukleat merupakan rantai polimer yang tersusun dari satuan monomer yang disebut nukleotida(Dage, 1992).

Dua tipe utama asam nukleat adalah asam dioksiribonukleat(DNA) dan asam ribonukleat(RNA). DNA terutama ditemui dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi organisme itu dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengerahkan sintesis molekul RNA, satu tipe RNA, yaitu messenger RNA(mRNA), meninggalkan inti sel dan mengarahkan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode DNA-nya(fessenden, 1990).

Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki perbedaan dengan DNA, antara lain yaitu (Poedjiati, 1994) :

1.     Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah dioksiribosa.

2.     Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.

3.     RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.

4.     Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.
Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah dalam hal(Suryo, 1992):

Perbedaan DNA dan RNA dapat dilihat pada tabel berikut

Perbedaan	DNA	RNA
Komponen gula basa dan nitrogen	Gula deoksiribosa Basa nitrogen: Purin : adenine dan guanine Pirimidi : timin dan sitosin	Gula ribose Basa nitrogen: Purin: adenine dan guanine Pirimidin: urasil dan sitosin
Bentuk	Rantai panjang, ganda dan berpilin (double helix)	Rantai pendek, tunggal dan tidak berpilin
Letak	Didalam nuklues, kloroplas, dan mitokondria	Didalam nuklues, sitoplasma, kloroplas, dan mitokondria
kadar	tetap	Tidak tetap

1. Ukuran dan bentuk

Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA berbentuk double helix, sedangkan RNA berbentuk pita tunggal. Meskipun demikian pada beberapa virus tanaman, RNA merupakan pita double namun tidak terpilih sebagai spiral

2. Susunan kimia

Molekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaannya dengan DNA yaitu:

a.     Gula yang menyusunnya bukan dioksiribosa, melainkan ribosa.

b.     Basa pirimidin yang menyusunnya bukan timin seperti DNA, tetapi urasil.

3. Lokasi

DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung dari macamnya, yaitu:

a.     RNA d(RNA duta), terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak oleh salah satu pita DNA yang berlangsung didalam nukleus.

b.     RNA p(RNA pemindah) atau RNA t(RNA transfer), terdapat di sitoplasma.

c.     RNA r(RNA ribosom), terdapat didalam ribosom.

4. Fungsinya

DNA berfungsi memberikan informasi atau keterangan genetik, sedangkan fungsi RNA tergantung dari macamnya, yaitu:

a.     RNA d, menerima informasi genetik dari DNA, prosesnya dinamakan transkripsi, berlangsung didalam inti sel.

b.     RNA t, mengikat asam amino yang ada di sitoplasma.

c.     RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan bahan asam amino, proses ini berlangsung di ribosom dan hasil akhir berupa polipeptida.

Ada beberapa cara untuk menentukan DNA dan RNA, yaitu (Frutan and Sofia, 1968):

1.     Jaringan hewan dan alkali hangat

RNA akan terpecah menjadi komponen-komponen nukleotida yang larut dalam asam. DNA sulit dipecah atau dirusak oleh alkali.

2.     Metode Schnider

Jaringan dan asam trikloro asetat panas dan diperkirakan DNA dapat diuji oleh reaksi kalorimetri dengan difenilanin, yang mana akan bereaksi dengan purin dioksiribosa dan tidak bereaksi denganpurin ribosa.

3.     Metode Feligen

Fuchsin sulfurous acid akan berwarna merah dengan DNA, dan tidak dengan RNA. Reaksi ini diterapkan untuk mempelajari distribusi RNA dan DNA didalam bagian-bagian sel.

4.     Secara Spektroskopi

Pengukuran absorbsi cahaya oleh RNA dan DNA pada 260nm dimana spektra cincin purin dan pirimidin asam nukleat menunjukkan maksimal.
Tiga bentuk utama RNA yang terdapat didalam sel adalah mRNA(messenger RNA), rRNA(ribosa RNA), dan tRNA(transfer RNA). Tiap bentuk RNA ini mempunyai berat molekul dan komposisi yang berlainan, tetapi khas untuk tiap macam bentuk RNA.
Semua RNA terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida. Pada sel bakteri, hampir semua RNA ada di dalam sitoplasma. Disel hati kira-kira 11% terdapat dalam nukleus(terutama mRNA), sekitar 15% dalam mitokondria, lebih dari 50% dalam ribosom, dan kira-kira 24% dalam strosol.

1.  Sintesa protein

Informasi-informasi genetic terdapat didalam rangkaian molekul DNA. Penerjemahan informasi DNA menjadi sifat atau karakter (fenotipe) makhluk hidup sebagai ekspresi gen. ekspresi gen berlangsung melalui proses sintesis protein.

Tahap sintesis protein

Sintesis protein didahului proses replikasi DNA. Sintesis protein terjadi melalui 2 tahap

A.   Transkripsi merupakan tahap penyalinan salah satu antai DNA (rantai sense) menjadi RNA duta (RNAd). Triplet urutan basa nitrogen yang terdapat didalam RNA duta disebut kodon.

B.   Tanslasi merupakan tahap penyusunan asam amino menjadi protein atau polipeptida oleh RNA transfer (RNAt) sesuai dengan kodon yang terdapat didalam RNAd

Proses sintesis protein, urutannya sebagai berikut:

1.   DNA Membentuk RNAd untuk membawa kodon pembentuk protein dari inti sel ke ribosom

Contoh: rantai DNA : AAA AGS TAG SAT

         Rantai RNAd :    UUU USG AUS GUA (kodon)

2.   RNAd kemudian meninggalkan nucleus menuju ribosom

3.   RNAt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon pada RNAd

Contoh: rantai RNAd : UUU USG AUS GUA

             Rantai RNAt : AAA AGS UAG SAU ( anti kodon)

4.   Terbentuk protein dengan rangkaian asam amino sesuai dengan kodon dalam RNAd.

Polipeptida yang terbentuk dari rantai RNAd ( UUU USG AUS GUA ) adalah: fenialalanin-serin-isoleusin-valin.