STRUKTUR KROMOSOM, DNA DAN GEN

         Setiap sifat mahluk hidup dikendalikan oleh faktor keturunan yang disebut gen. Gen adalah unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Bentuk fisiknya adalah urutan DNA yang menyandi suatu protein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki fungsi bagi organisme yang memilikinya. Bagian dari tubuh mahluk hidup yang membawa sifat hereditas kepada keturunannya ada di dalam inti sel untuk sel eukariot.

Setiap mahluk hidup memiliki informasi genetik yang akan diwariskan kepada keturunannya. Informasi genetik ini terdapat dalam suatu badan yaitu kromosom. Di dalam kromosom setiap individu mengandung DNA dengan susunan yang berbeda-beda. DNA dengan susunan yang berbeda-beda tersebut akan mengekspresikan suatu gen tertentu.

 

A.            STRUKTUR KROMOSOM, DNA DAN GEN

 

Sebuah sel mengandung sebuah nukleus yang didalamnya mengandung kromosom. Kromosom ini mengandung DNA yang berisi kode informasi genetik setiap mahluk hidup. Berikut ini akan dijelaskan mengenai kromosom, DNA dan gen.

 

1.        Kromosom

Tubuh manusia mengandung 46 kromosom. Gambaran kromosom seseorang disebut Kariotipe. Kariotipe manusia normal terdiri dari 23 pasang kromosom. Kromosom adalah struktur sel yang membawa DNA atau gen. Jika sel akan membelah maka kromosom akan menebal sehingga dapat terlihat di bawah mikroskop. Setiap kromosom memiliki pasangan yang memiliki besar dan bentuk yang sama disebut kromosom homolog. Kromosom merupakan suatu molekul nukleoprotein yang terdiri dari Asam nukleat yaitu benang DNA yang terkondensasi membentuk struktur seperti solenoid padat dan terikat oleh suatu protein benang DNA tadi yang dikenal dengan protein histon.

 

Struktur DNA yang terikat Histon

Sumber : www.creationwiki.com

Berdasarkan bentuknya kromosom dikategorikan menjadi 4 macam, yaitu :

·    Metasentrik : kromosom yang memiliki lengan sama panjang dan letak sentromer di

Tengah.

·    Submetasentrik : Kromosom yang memiliki lengan tidak sama panjang dan letak sentromer di tengah serta berbentuk seperti huruf  L atau J.

·    Akrosentrik : lengan tidak sama panjang dan sentromer mendekati salah satu ujung.

·     Telosentrik : Kromosom yang memiliki jumlah lengan 1 dengan sentromer di salah satu ujung.

   

Jenis kromosom berdasarkan letak sentromernya.

Sumber : www.uvm.edu

 

            Lengan kromosom disebut juga kromatid. Kromosom memiliki 2 lengan kecuali kromosom bentuk telosentrik. Lengan kromosom tersusun atas selaput (membran) yang berfungsi untuk melapisi dan melindungi kromosom, kromonema yang berupa benang halus berpilin yang terendam di dalam matriks. Kromonema tersusun atas butiran manik-manik yang disebut kromomer  atau nukleosom. Kromomer dililit oleh DNA yang merupakan pembawa informasi genetik.

Selain sentromer bagian-bagian kromosom yang memiliki peran penting lainya adalah telomer. Telomer ini biasanya terdapat pada ujung kromosom yang berfungsi untuk menjaga panjang kromosom anak konstan seperti sel induk. Menurut hasil penelitian panjang pendeknya telomer dapat menentukan masa hidup suatu organisme.

Bagian-bagian kromosom

Sumber : www.katiejurek.com

Setiap organisme memiliki jumlah kromosom yang berbeda-beda di dalam tubuhnya.  Jumlah kromosom dalam suatu organisme tidak dipengaruhi oleh tingkatan organisme tersebut di dalam suatu kingdom, sebagai contoh jumlah kromosom manusia adalah 46 sedangkan hewan yang lebih rendah tingkatannya seperti ikan mas memiliki jumlah 97.

Kromosom terdiri dari kromosom tubuh (Autosom) dan kromosom kelamin (Gonosom). Pada sel tubuh manusia terdapat 23 pasang kromosom terdiri dari 22 pasang autosom dan sepasang gonosom. Gonosom ini akan menentukan jenis kelamin seseorang, jika gonosomnya bertanda XX maka dia memiliki jenis kelamin perempuan dan jika bertanda XY maka dia berjenis kelamin laki-laki.

 

Tabel 3.1. Jumlah kromosom suatu organisme

No	Spesies	Jumlah kromosom (2n)	No	Spesies	Jumlah kromosom (2n)
1	Manusia	46	13	Ragi	32
2	Monyet	42	14	Jamur	4
3	Anjing	78	15	ikan mas	94
4	Kucing	38	16	Kacang	15
5	Tikus	40	17	Bunga matahari	34
6	Katak	26	18	Kelinci	44
7	Lalat buah	8	19	Gorilla	48
8	Cacing pipih	16	20	gajah	58
9	Jagung	20	21	Keledai	62
10	Kentang	48	22	Ikan mujair	102
11	Alga hijau	20	23	Sapi	60
12	kupu-kupu	380	24	Kuda	64

 

1.        DNA

Asam nukleat adalah senyawa kimia yang terdapat di dalam inti sel (nukleus). Fungsi asam nukleat adalah sebagai pembawa informasi genetik dari suatu individu yang akan diturunkan kepada keturunannya. Ada 2 macam asam nukleat yaitu DNA (deoksiribonucleid acid) dan RNA (ribonucleid Acid).

2.        Gen

Gen merupakan segmen dari benang DNA kromosom yang akan diterjemahkan menjadi Protein. Segmen gen biasanya disebut dengan lokus gen. Gen-gen yang menempati suatu lokus yang bersesuaian dari kromosom homolog (kromosom dengan bentuk, fungsi dan komposisi sama) disebut alel. Gen akan mengatur semua sifat yang tampak pada suatu organisme.

 

  

Bagian-bagian kromosom

sumber : www.s-cool.co.uk

a.        Struktur DNA

Satu molekul DNA terdiri atas dua pita atau pita ganda, yang masing-masing dihubungkan oleh nukleotida sehingga membuat struktur DNA menjadi terpilin (double helix). Satu Nukleotida tersusun atas 3 komponen kecil, yaitu Basa nitrogen, Gula pentosa dan Posfat.  Ada 5 jenis basa nitogen yang berbeda, 4 terdapat pada DNA yaitu Adenin (A), Timin (T), Guanin (G) dan Sitosin (C). RNA terdiri dari 4 basa yaitu Adenin (A), Urasil (U), Guanin (G) dan Sitosin (C).

Lima jenis nukleotida

 

Menurut Watson and Crick struktur kimia DNA berupa tangga berpilin yang tersusun atas:

1)   Gula dan fosfat sebagai induk atau ibu tangga

2)   Basa nitrogen, sebagai anak tangga dengan pasangan tetap, yaitu guanin dengan sitosin (dihubungankan oleh 3 atom H) dan Timin dengan adenin (dihubungkan 2 atom H).

 

Ikatan hidrogen

Sumber : Science aid

Erwin Chargaff melakukan analisis terhadap jumlah adenin, guanin, timin dan sitosin DNA dari berbagai spesies. Chargaff menemukan bahwa jumlah guanin hampir sama dengan jumlah sitosin dan jumlah adenin hampir sama dengan jumlah timin. Teori tersebut dirumuskan dalam formula C = G dan T = A. Jumlah pasangan basa yang terdapat dalam sel manusia adalah 245 juta pasang basa. DNA yang panjang tersebut bisa masuk ke dalam inti sel dalam bentuk terpilin.

 

b.        Replikasi DNA

DNA memiliki dua kemampuan, yaitu kemampuan autokatalitik dan kemampuan heterokatalis.

1)        Kemampuan analitik adalah kemampuan DNA untuk membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal.

2)        Kemampuan heterokatalitis adalah kemampuan DNA membentuk molekul kimia lain dari salah satu atau sebagian rantainya.

Ketika sel akan melakukan proses pembelahan maka DNA memiliki kemampuan untuk melakukan replikasi dan terjadi pada saat interfase pada sel eukariotik.  Replikasi yang dilakukan oleh sel adalah replikasi semi konservatif. DNA rantai lama berpisah dan masing-masing DNA tersebut dapat menjadi cetakan untuk terbentuknya rantai DNA baru, jadi dua rantai DNA baru yang terbentuk terdiri dari satu untai DNA lama dan satu untai DNA baru.

Ada 3 macam cara replikasi :

  

1.    Replikasi konservatif : replikasi dimana rantai DNA lama tidak melakukan pemisahan tetapi DNA lama dapat mensintesis DNA baru secara langsung.

2.    Replikasi semikonservatif : replikasi dimana rantai DNA lama terpisah dan masing-masing rantai menjadi cetakan untuk terbentuknya rantai yang baru.

3.    Replikasi dispersif : replikasi dimana rantai DNA lama terputus menjadi potongan-potongan dan potongan tersebut akan bergabung secara acak dengan benang DNA yang baru terbentuk.

a.    Struktur RNA

 

RNA adalah salah satu senyawa makromolekul yang penting untuk pembentukan senyawa yang penting untuk kehidupan mahluk hidup seperti DNA dan protein. Secara struktur, RNA hampir sama dengan DNA tetapi RNA tersusun atas gula ribosa  dan basa timin digantikan oleh urasil.

 

b.   Tipe RNA

Ada 3 macam RNA yang terdapat di dalam mahluk hidup Yaitu mRNA (messengger RNA) yang dapat berpindah dari inti sel ke sitoplasma dalam proses sintesis protein. RNA ribosom (rRNA) yang berikatan dengan mRNA dalam proses pembentukan protein dan tipe yang ketiga adalah transfer RNA (tRNA) yang berfungsi untuk mentransfer asam amino dalam proses pembentukan protein.

Tabel 3.2. Perbedaan antara DNA dan RNA

 

NO	OBJEK	DNA	RNA
1.	Letak	Inti sel	Inti sel, sitoplasma, ribosom
2.	Bentuk	Pita spiral ganda	Pita tunggal
3.	Komponen gula	Deoksiribosa	Ribosa
4.	Ukuran	Sangat panjang	Pendek
5.	Basa nitrogen	Purin : Adenin, Guanin Pirimidin : Sitosin, Timin	Purin : Adenin, Guanin Pirimidin : Sitosin, Urasil
6.	Kadar	Tidak dipengaruhi oleh kecepatan sintesis protein	Berubah-ubah menurut kecepatan sintesis protein
7.	Fungsi	Mengendalikan faktor keturunan dan sintesis protein	Sintesis protein