Hubungan Keterkaitan Kromosom, DNA Dan Gen

Hubungan Keterkaitan Kromosom, DNA Dan Gen  - Anda semua telah mengetahui bahwa didalam sel terdapat nukleus dan didalam nukleus terdapat kromosom. Sebelum ditemukan alat pembesar yang canggih, orang meyakini bahwa kromosom inilah yang menurunkan atau mewariskan sifat - sifat induk kepada turunanya. 

Keyakinan tidak salah, dan juga tidak sepenuhnya benar. Mengapa demikian? Kromosom yang diturunkan merupakan sebagian sifat dari induk jantan dan induk betina. Dari hasil kajian yang lebih lanjut, terbukti bahwa kromosom yang mengandung bagian - bagian lebih halus berperan sebagai pembawa sifat, yaitu gen yang akan diwariskan dari induk ke keturunanya. 

Kromosom

Kromosom berasal daro kata chromo (warna)  dan soma (badan) meru[akan bagian terpenting dari sel, yaitu tempat gen berada. Kromosom hanya dapat dilihat ketika sel aktif membelah, yaitu pada sat terjadi kondensasi DNA.

Sel yang tidak dalam fase, kromosomnya tiak terlihat berada dalam keadaan terurai seperti benang tipis dan panjang yang disebut kromatin. Kromosom tersusun atas dua unsur. yaitu DNA dan protein histon. Dari kedua unsur tersebut yang menyusun gen adalah DNA. 

Sementara protein, histon berfungsi untuk melindungi DNA dari kerusakan terutama dalam proses pembelahan. Pada sel eukariot terdapat lebih dari satu kromosom dan setiap kromosom terdapat molekul DNA yang berbentuk linear. Banyaknya kromosom pada sel eukariot, berbeda dari satu spesies ke spesies lainya. 

DNA

Asam deoksiribonukleat (DNA) merupakan materi genetik yang berperan dalam membawa sifat yang diturunkan kepada generasi selanjutnya. DNA merupakan suatu polimer yang disusun oleh unit - unit nukleotida yang tersusun berulang - ulang. 

Sebelum memahami DNA, kita pahami dahulu apa yang disebut dengan asam nukleat. Asam nukleat menyusun materi genetik semua makhluk hidup, demikian juga pada virus. Asam nukleat memiliki kode suatu perintah yang mengendalikan seluruh aktivitas sel. Pegendalian tersebut dapat berlangsung melalui aktivitas enzim, yaitu saat menentukan jenis reaksi dan kualitas reaksi yang akan berlangsung serta sintesis enzim. 

Asam nukleat terdapat dua macam, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA). Dimanakah letak DNA dan RNA dalam sel? DNA terdapat nukleus. Apakah pada nukleus tidak ditemukan RNA? RNA juga terdapat dalam nukleus tetapi jumlahnya sdikit. Asam ribonukleat (RNA) banyak terdapat pada sitoplasma, terutama ribosom. Selain itu, asam nukleat juga dapat ditemukan pada kloroplas dan mitokondria. 

Bagaimanakah struktur asam nukleat? Struktur asam nukleat merupakan untaian sangat panjang yang tersusun oleh nukleaotida. Nukleotida tersusun oleh tiga komponen, yaitu asam fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen. 

- Gula Pentosa merupakan jenis gula pada asam nukleat yang tersusun oleh rantai karbon jumlah 5. Pada asam nukleat terdapat dua jenis gula, yaitu gula deoksiribosa yang terdapat pada DNA dan gula ribosa yang terdapat pada RNA. 

- Basa Nitrogen dapat dibagi menjadi dua yaitu, purin dan pirimidin. Purin terdiri atas Adenin (A) dan guanin (G). Piramida terdiri atas timin (T), sitosin (C) dan Urasil (U). Basa adenin, guanin, sitosin dan timin terdapat dalam DNA. Pada RNA basa nitrogen terdiri atas adenin, guanin, urasil dan sitosin. Dapatkah anda melihat perbedaan basa pada DNA dan RNA? 

- Asam fosfat pada DNA dapat berjumlah satu (mono) dan dua (di) atau tiga (tri). 

Apa yang dimaksud dengan nukleotida, nukleosida dan asam nukleat? Nukleotida terbentuk dari kombinasi antara nukleosida dengan gugus fosfat. Sedangkan nukleosida merupakan kombinasi antara gula pentosa dengan sebuah basa nitrogen. 

a. Model DNA double helix (Watson & Crick)

Pada tahun 1953, dunia ilmu pengetahuan telah dikejutkan dengan ditemukanya struktur DNA oleh James Watson (Amerika) dan Francis Crick (Inggris). Diawali dengan dengan penemuan struktur protein dengan teknik X-ray crystallography oleh Crick, Watson melihat dan mengidentifikasikan difraksi foto X-ray DNA yang dibuat oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin (Inggris) tersebut sebagai double helix atau utas ganda. 

Utas ganda DNA merupakan pita spiral yang saling berpilin. Bentuk helix ganda tersusun oleh dua rantai polinukleotida yang saling berpilin pada aksis yang sama. Gugus gula fosfat merupakan kerangka dari molekul dan terdapat pada bagian luar. Basa nitrogen pada untaian nukleotida berikatan pada basa nitrogen untaian lainya. Ikatan antarbasa nitrogen adalah ikatan hidrogen. 

Basa nitrogen purin akan berikatan dengan basa nitrogen pirimidin, sehingga G (guanin) akan selalu berikatan dengan basa C (sitosin) dan A (adenin) akan selalu berikatan dengan T (timin). Hal tersebut menyebabkan urutan basa nitrogen untaian selanjutnya dan keduanya saling melengkapi. Apabila untaian satu nukleotida memiliki urutan basa nitrogen GATGCACTT maka urutan basa nitrogen pasanganya adalah CTACGTGAA. 

b. Fungsi DNA

Fungsi utama DNa adalah mewariskna  informasi genetik dari generasi ke generasi. Oleh karena itu, replika (tiruan) DNa yang diturunkan dari induk ke anak haruslah lengkap agar kestabilan genetik dalam suatu organisme dapat dipertahankan. 

Proses replikasi DNA sendiri merupakan proses kompleks yang menyangkut banyak fungsi dari sel. Pada sek - sel binatang termasuk manusia, replika DNA berlangsung hanya pada waktu - waktu tertentu selama kehidupan sel, yaitu pada sel - sel yang siap membelah secara mitosis. 

Periode ini dinyatakan sebagai fase sintesis atau Fase S. Fase S biasanya secara temporer dipisahkan dari fase mitosis (M) oleh fase nonsintesis yang disebut gap I (fase G1) dan Gap 2(fase G2). 

Fungsi kedua berkaitan dengan sintesis protein. Sebelum berlangsung sintesis protein, informasi genetik dalam rangkaian nukleotida DNA ditranskripsi (disalin) dalam inti sel ke dalam rangkaian spesifik molekul RNA (ribonucleic acid). Pada sel -sel eukariotorganisme tingkat yanglebih tingi, salinan RNA inti heterogen (hnRNA) diproses dalam inti dan akan ditampilkan dalam sitoplasma, mRNa akan melekat pada ribosom. 

Dengan bantuan RNAtipe lain, yaitu transfer RNA (tRNA), asam- asam amino yang terdapat pada sitoplasma akan diikat dan dibawa ke ribosom untuk dicetak sesuai dengan kodon (tripletbasa dari mRNA) dan mRNA. Pada proses selanjutnya,antikodon (triplet basa pada tRNA) dan mRNA akan berderet sesuai dengan kodon mRNA, sehingga asam- asam amino ini akan brikatan satu sama lain membentuk polipeptida atau protein. 

Keterangan : Kodon adalah kode genetik yang dibangun oleh 3 molekul basa nitrogen yang letaknya berurutan pada DNA). 

Replikasi DNA

Hubungan antarastruktur dan fungsi terlihat pada struktur double helix dari DNA. Adanya pasangan spesifik dari basa - basa nitrogen dalam DNA, memberikan  inspirasi kepada Watson dan Crick untuk membawa DNA ke bentuk double helix. Bentuk double helix ini akan memudahkan kita untuk mempelajari mekanisme dasar pada replikasi DNA. Selama berlangsung replikasi DNA, pasangan basa - basa yang tersusun pada pita DNa menyiapkan diri ebagai template (cetakan) bagi para komplemen (pelengkap) yang baru akan dibentuk. 

Tahap pertama replikasi diawali dengan terhidrolisisnya ikatan hidrogen antara basa - basa pada rantai nukleotida oleh enzim nuklease, kemudian diikuti dengan pemisahan pasangan dua pita DNA yang saling berpilin. Pada tahap kedua setelah terjadi pemisahan, masing - masing pita DNA induk akan mempersiapkan dirinya sebagai cetakan (template) dan menentukan urutan nukleotida yang akan disusun sepanjang rantai komplemenya dengan dikatalisir oleh enzim DNA polimerase. 

Selanjutnya pada tahap ketiga, nukleotida - nukleotida tersebut akan dihubungkan satu sama lain membentuk kerangka gula fosfta untuk pita DNA yang baru. Setiap kembaran pita molekul DNA yang baru, akan terdiri atas satu pita induk dan satu pita komplemen yang baru. 

Kemampuan DNA melakukan replikasi disebabkan karena adanya sifat otokatalistik yang dimilikinya, sedangkan sifat heterokatalistik yang dimiliki DNA menyebabkan DNA dapat membentuk molekul seperti RNA. Terputusnya ranti double helix DNA dapat dipengaruhi oleh faktor suhu tinggi, faktor adanya basa kuat, atau oleh enzim helikase. Terdapat tiga hipotesis yang menjelaskan replikasi DNA, yaitu konservatif, dispersif dan semikonservatif. 

d. Struktur, Sifat dan Fungsi RNA

Molekul RNa dapat berbentuk pita tunggal atau pita ganda yang lurus dan tidak membentuk spiral. Komponen RNA terdiri atas gula Rubosa, basa nitrogen dan satu (mono), dua (di) tiga (tri) gugus fosfat yang akan membentuk ribonukleotida. 

Basa nitrogen yang terkandung dalam RNA, yaitu pasangan adenin dengan guanin (A-G) serta pasangan sitosin dengan urasil (C-U). RNA terdiri atas dua macam, yaitu RNA genetik dam RNA nongenetik. 

1. RNA Genetik

RNA genetik hanya dimiliki oleh organisme tertentu  tidak memiliki DNA, misalnya virus. Fungsi RNA genetik sama dengan DNA, yaitu sebagai pewaris sifat dan mampu menyintesis protein.

2. RNA nongenetik

RNA ini terdapat pada organisme yang memiliki DNA sebagai pewaris sifat. Jadi, baik DNA maupun RNA keduanya terdapat dalam sel - sel organisme. Fungsi RNa nongenetik tidak sama dengan fungsi DNA. Asa tiga macam RNA genetik nongenetik, yaitu messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) dan RNA ribosom (rRNA). 

a. mRNA merupakan RNA terpanjang yang berbentuk pita tunggal. Fungsi mRNA adalah sebagai pola cetakan pembentuk polinukleotida atau protein. mRNA juga disebut dengan istilah kodon karena fungsinya sebagai pembawa kode - kode genetik DNA ke ribosom. '

b. tRNA merupakan RNA terpendek dan berperan sebagai penerjemah kodon yang dibawa oleh mRNA. Fungsi lainya adalah membawa asam - asam amino ke ribosom untuk disusun menjadi protein. Bagian tRNA yang dapat berhubungan dengan kodon yang dibawa oleh mRNA disebut antikodon. 

c. rRNA merupakan RNA dengan jumlah terbanyak, hampir 80 persen dari seluruh jumlah RNA. Strukturnya berupa pita tunggal yang tidak bercabang dan fleksibel. rRNA diduga mempunyai fungsi menyusun ribosom dan membantu dalam proses sintesis protein.

GEN 
Gen merupakan unit yang menentukan sifat suatu organisme dan dapat diwariskan. Peranan ini dapat dilaksanakan karena didalam gen terdapat informasi genetik yang memuat enzim atau protein, yang berperan dalam proses metabolisme.

Unit yang diwariskan tersebut, tersimpan sebagai urutan basa nitrogen pada molekul DNA yang dibatasi oleh promotor dan terminator. Promotor merupakan temat dimulainya proses replikasi DNA atau sintesis protein. Gen dalam kromosom terdapat pada lokus. Lokus dalam kromosom, mempunyai bentuk seperti manik - manik yang berjejer lurus pada seuntai benang.

Kumpulan atau himpunan gen yang lengkap dari suatu organisme disebut genom. Banyaknya gen yang terdapat dalam suatu genom, berbeda dari suatu organisme ke organisme yang lain. Semakin rumit suatu organisme, semakin banyak gen yang dikandung didalam genomnya.

Tokoh Ahli Genetika : 
Ahli genetika Amerika Barbara McClintock memenangkan hadiah Nobel pada tahun 1983 dalam bidang fisiologi atau obat - obatan. McClintock menemukan bahwa gen tidak dapat bergerak, tetapi dapat berubah posisinya didalam kromosom.

Hipotesis Satu Gen, Satu Protein 
Telah kita ketahui bahwa dalam setiap proses sintesis, diperlukan adanya enzim yang bertindak sebagai katalisator. Bila tubuh suatu organisme memerlukan suatu jenis enzim untuk keperluan proses sintesis, sel akan menanggapinya dengan memerintahkan DNA untuk membuat enzim yang diperlukan tersebut.

Dalam penelitianya G. Beadle dan E. Tatum pada tahun 1940 menyimpulkan bahwa untuk setiap pembentukan satu enzim dilakukan oleh satu gen. Oleh karena itu, keduanya membentuk hipotesis yang berbunyi "satu enzim, satu gen". Yang selanjutnya hipotesis ini oleh keduanya disempurnakan menjadi "satu gen, satu protein" dan terakhir menjadi "satu gen, satu polipeptida".

Dengan kemampuan DNA melaksanakan proses sintesis pembentukan enzim seperti diatas maka setiap aktivitas metabolisme sebagai ciri kehidupan akan dapat diawasi.

Demikian Hubungan Keterkaitan Kromosom Dan DNA semoga bermanfaat.

Bagikan Artikel ini