Makhluk hidup memiliki persenyawaan
kimia yang sangat penting yang membawa keterangan genetic dari sel
khususnya atau dari makhlukdalam keseluruhannya dari satu generasi ke
generasi berikutnya. DNA sangat menarik perhatian para biologiwan modern
dalam abad ini, seperti halnya ahli kimia serta fisika tertarik pada
atom. Oleh karena DNA sangat erat hubungannya hamper dengan semua
aktifitas biologi, maka banyak penyelidikan telah dilakukan, bahkan kini
masih terus berjalan untuk engetahui lebih banyak lagi tentang DNA. DNA
menempati urutan pertama dalam sitologi ( ilmu hal sel ), genetika,
biologi molekul, mikrobiologi, biologi perkembangan, biokimia dan
evolusi (Suryo, 1992).
Sel eukariot mempunyai DNA dalam jumlah
sangat besar. Dalam sel tubuh manusia, misalnya DNA, yang terkandung
kira-kira seribu kali lebih banyak daripada dalam sebuah sel bakteri.
sementara sel beberapa hewan amfibi memiliki
kandungan DNA lebih dari 10 kali dari yang terkandung dalam tubuh kita.
Sebagian DNA bersifat structural, yang memungkinkan bagian-bagian
pembawa informasi genetic membentuk sususnan rapat. Sebagian DNA
bersifat regulator, yaitu membantu mengaktifkan dan mengistirahatkan gen
yang mengatur sintesis protein (Bruce, 1994).
Nukleus terdiri atas banyak benang yang
kaya protein yang terletak di dalam cairan nucleus. Di dalam sel yang
istirahat benang-benang ini dinamakan kromatin. Pada kromosom terletak
penentu-penentu genetic atau ketururnan yang dinamai gene dalam sususnan
berderet. Jumlah kromosom dalam badan sel adalah tetap untuk jenis
organisme tertentu ( Evelyn, 1995).
Gregor mendel (1882-1884), seorang rahib
Austria, mengadakan penyelidikan untuk membuka tabir rahasia keturunan
melalui seperangkat eksperimen yang akan memberikan hasil-hasil yang
berguna. Setiap makhluk hidup memiliki sifat yang berbedabeda.
Teori-teori Mendel terkenal dengan sebutan Hukum Keturunan Mendel. Dalam
penelitiannya, Mendel menggunakan tanaman kapri atau ercis (Pisum
sativum). Secara khusus ia ingin mengetahui hokum-hukum yang mengatur
produksi hibrida. Ia 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, dari sini
diketahui bahwa DNA adalah materi genetic. 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 (Geoffrey, 1984).
Kromosom
Kromosom pertama kali diamati oleh Karl Wilhelm von Nägeli pada 1842 dan ciri-cirinya dijelaskan dengan detil oleh Walther Flemming pada 1882. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan membuktikan bahwa kromosom merupakan pembawa gen. Kromosom merupakan tabung-tabung protein dalam setiap sel. Jumlah kromosom sangat bervariasi dalam bentuk tabung. Kromosom merupakan zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah diamati sewaktu sel membelah. Zat penyusun kromosom disebut kromatin, yaitu serabut halus yang terjalin seperti benang. Kromosom terdiri atas belahan dua benang halus yang sama, disebut kromatid. Kromosom merupakan struktur makromolekul besar yang memuat DNA yang membawa informasi genetik dalam sel. DNA terbalut dalam satu atau lebih kromosom.
Kromosom pertama kali diamati oleh Karl Wilhelm von Nägeli pada 1842 dan ciri-cirinya dijelaskan dengan detil oleh Walther Flemming pada 1882. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan membuktikan bahwa kromosom merupakan pembawa gen. Kromosom merupakan tabung-tabung protein dalam setiap sel. Jumlah kromosom sangat bervariasi dalam bentuk tabung. Kromosom merupakan zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah diamati sewaktu sel membelah. Zat penyusun kromosom disebut kromatin, yaitu serabut halus yang terjalin seperti benang. Kromosom terdiri atas belahan dua benang halus yang sama, disebut kromatid. Kromosom merupakan struktur makromolekul besar yang memuat DNA yang membawa informasi genetik dalam sel. DNA terbalut dalam satu atau lebih kromosom.
ukuran kromosom
Kromosom tersusun atas nucleoprotein,
yaitu persenyawaan antara asam nukleat yang terdapat dalam inti sel
serta protein histon atau protamin, yang membawa keterangan genetic
hanyalah asam nukleat saja. Sebuah kromosom (dalam bahasa Yunani chroma =
warna dan soma= badan) adalah seberkas DNA yang sangat panjang dan
berkelanjutan, mengandung gen unsure dan nukleotida. Kromosom ini
dilapisi oleh histon (protein structural). Setiap kromosom memiliki dua
lengan, yang pendek disebut lengan p (dari bahasa Perancis petit yang
berarti kecil atu pendek) dan lengan yang panjang lengan q (q mengikuti p
dalam alfabet).
struktur kromosom
Dalam kromosom terdapat gen yang membawa
sifat-sifat keturunan atau disebut juga faktor keturunan. Gen tersusun
secara teratur pada suatu deretan tertentu dan berada di dalam lokus. Di
dalam kromosom terdapat DNA (Deoxyribonucleic Acid).
Jumlah kromosom dalam sel bervariasi,
tergantung pada jenis makhluk hidupnya. Namun, jumlah kromosom pada
tiap jenis makhluk hidup selalu tetap. Panjang kromosom juga
berbeda-beda. Hewan cenderung memiliki kromosom yang pendek (4-6µm),
sedangkan tumbuhan cenderung memiliki kromosom yang panjang (mencapai
50µm). Panjang kromosom pada tiap-tiap makluk hidup berbeda – beda
berkisar antara 0,2 – 20 mikron. Pada umumnya semakin sedikit jumlah
kromosom pada suatu makluk hidup semakin panjang kromosomya.
Manusia memiliki 46 kromosom, tepatnya
23 kromosom homolog. Dari jumlah tersebut, 44 (atau 22 pasang)
merupakan autosom (A) dan 2 (atau sepasang) merupakan gonosom. Seorang
perempuan memiliki 22 pasang autosom dan sepasang kromosom X sehingga
rumus kromosomnya 22AAXX. Seorang laki-laki memiliki 22 pasang autosom
dan 1 kromosom X serta 1 kromosom Y sehingga rumus kromosomya 22AAXY.
DNA ( Deoksiribonucleic Acid)
Senyawa ini merupakan senyawa kimia yang
terpenting pada makhluk hidup. DNA memiliki fungsi untuk menyampaikan
atau membawa informasi genetic suatu sel mahkluk hidup dari satu
generasi ke generasi berikutnya. Molekul DNA ditemukan pertama kali oleh
F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan dari nucleus sel-sel darah
merah burung, dan menamakannya sebagai Nuklein. Molekul-molekul inilah
yang menyediakan mekanisme untuk meneruskan informasi genetic dari sel
parental ke sel anak (pada tingkat seluler), dari induk ke ekturunan
(pada tingkat organis) serta dari generasi ke generasi (pada tingkat
populasi). Struktur DNA ditemukan dan diamati oleh James D. Watson
(Perancis) dan F.C Crick (Inggris), meraka menemukan bahwa struktur DNA
adalah double helix. Double helix yaitu tangga tali yang terpilin.
DNA adalah singkatan dari deoxyribonucleic acid
atau asam deoksiribonukleat, merupakan suatu makromolekul yang
tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya yang membawa sifat
gen. Sering disebut juga asam nukleat atau asam inti. Disebut asam inti
karena DNA biasanya terdapat dalam nukleus (inti). Ada pula DNA yang
terdapat di luar nukleus, misalnya di dalam kloroplas, mitokondria dan
sentriol. Berikut akan dibahas struktur dan replikasi DNA.
Sebelumnya, DNA dianggap terlalu
sederhana untuk menampung informasi genetik. Awalnya protein dipercaya
merupakan tempat penyimpanan informasi genetik karena protein terdiri
dari 20 macam asam amino. DNA yang merupakan asam nukleat terdiri dari
empat macam nukleotida (akan dibahas pada materi berikutnya) justru
dianggap sebagai penyokong protein.
Sekilas protein terlihat memiliki
kapasitas penyimpanan yang besar. Misalnya seuntai tujuh jenis asam
amino yang berbeda dapat diatur menjadi sekitar satu juta kemungkinan
susunan yang berbeda. Namun berdasarkan hasil penelitian Oswarld Avery, Colin MacLeod, dan Macyln Mc Carty menunjukkan bahwa justru komponen DNA-lah dan bukan protein yang membawa informasi genetik.
DNA tersusun atas rangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas :
- Gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen)
- Gugusan asam fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula)
- Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula
Ketiga gugus tersebut saling terkait dan
membentuk “tulang punggung” yang sangat panjang bagi heliks ganda.
Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu tangganya
adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa
nitrogen. Sedangkan fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke
gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida.
Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G), serta basa pirimidin yaitu sitosin atau cytosine (C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :
- Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)
- Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)
- Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)
- Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksiribotimidin)
Ikatan asam-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut nukleotida.
Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida,
timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, timidin
deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang
disebut polinukleotida. DNA terbentuk dari dua utas poinukleotida yang saling berpilin.
Basa-basa nitrogen pada utas yang satu
memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada utas yang
lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan
sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom
hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh
tiga atom hidrogen (C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada
satu DNA saling komplemen.
DNA ( Deoksiribonucleic Acid ) selain memiliki fungsi sebagai pembawa keterangan genetic, DNA juga berfungsi sebagai:
- Fungsi heterokatalitis, yaitu DNA mampu mensintesis molekul kimiawi lainnya secara langsung. Seperti mensintesis protein, dan RNA.
- Fungsi autokatalis, yaitu DNA dapat mensisntesa dirinya sendiri.
Sintesis protein melibatkan DNA sebagai
pembuat rantai polipeptida. Meskipun begitu, DNA tidak dapat secara
langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui RNA. Seperti
yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik
yang dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode
di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis
protein. Informasi ditransfer secara akurat dari DNA melalui RNA untuk
menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang spesifik.
Selain DNA, sebagian besar sel prokariot dan sel eukariot juga memiliki asam nukleat yang lain yaitu RNA. RNA singkatan dari ribonucleic acid
atau asam ribonukleat. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu
fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek
dibanding DNA. Tidak seperti DNA yang biasanya dijumpai di dalam inti
sel, kebanyakan RNA ditemukan di dalam sitoplasma, terutama di ribosom.
Beberapa macam virus seperti virus Mosaik Tembakau atau TMV
(“Tobacco Mosaic Virus”) dan Virus Influenza tidak memiliki DNA,
melainkan hanya RNA saja. Jadi, seluruh bahan genetik di dalam selnya
berupa RNA saja, sehingga membawa segala pertanggungjawaban seperti
yang dibawa DNA. Oleh karena itu RNA demikian itu sering dinamakan juga
RNA genetik, sedangkan RNA di dalam sel biasa disebut RNA nongenetik
(akan dipelajari lebih lanjut pada materi Macam RNA). Berikut akan
diuraikan tentang struktur RNA dan macam RNA.
RNA dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.
RNA genetik memiliki
fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa keterangan genetik.
RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak
memiliki DNA, misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama
dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas
sel.
RNA non-genetik tidak
berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA jenis ini
hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA. Berdasarkan
letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan
rRNA.
- mRNA (messenger RNA) atau ARNd (ARN duta)
- tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)
- rRNA (ribosomal RNA) atau ARNr (ARN ribosomal)
mRNA merupakan RNA yang urutan basanya
komplementer (berpasangan) dengan salah satu urutan basa rantai DNA.
RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier
dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA
berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan
disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai
dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang
bersangkutan. mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida.
Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di
inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini dibentuk bila
diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam
plasma.
RNA jenis ini dibentuk di dalam
nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. tRNA merupakan
RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA. Fungsi
lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan
disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA yang
berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon.
RNA ini disebut ribosomal RNA karena
terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. rRNA bersama
protein membentuk ribosom, ialah benda-benda berbentuk butir-butir
halus di dalam sitoplasma. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi
dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein
yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul
rRNA ini mencapai 30-46%.
0 komentar:
Posting Komentar