Substansi Genetika

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI

A.          Gen................................................................................................................1

B.          DNA..........................................................................................................1

C.          Replikasi DNA.......................................................................................3

D.          Kromosom..............................................................................................4

E.           Kode Genetik..........................................................................................8

DAFTAR PUSTAKA

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita ucapkan kepada ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat-Nya kepada kita, sehingga tugas makalah biologi tentang “Substansi Genetika” dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini juga sebagai tugas yang harus dikerjakan untuk sarana pembelajaran bagi kita.

Makalah ini kami buat berdasarkan apa yang telah kami terima dan juga kami kutib dari berbagi sumber baik dari buku maupu dari media elektronik. Semoga isi dari makalah ini dapat berguna bagi kita dan dapat menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai apa saja yang ada dalam proses metabolisme.

Selayaknya manusia biasa yang tidak pernah lepas dari kesalahan, maka dalam pembuatan makalah ini masih banyak yang harus di koreksi dan jauh dari sempurna.Oleh karena itu, kritik dan saran sangat dianjurkan guna memperbaiki kesalahan dalam makalah ini.Demikian, apabila ada kesalahan dan kekurangan dalam isi makalah ini,penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.

Taba Penanjung, Sabtu, 1 Oktober 2016

Penulis

A.          Gen

Menurut Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) gen adalah substansi hereditas yang terdiri dari suatu kesatuan kimia, yaitu DNA. Gen merupakan substansi hereditas yang terdapat di dalam kromosom, yaitu pada lokus yang berada di dalam kromosom. Bila dikaitkan dengan DNA, gen ini merupakan segmen dari DNA. Secara fisik sepanjang DNA merupakan segmen-segmen dari gen, dimana gen mengkode protein. Ada dua macam gen, yaitu ekstron dan intron. Ekstron merupakan gen yang mengkode protein, sedangkan intron yang tidak mengkode protein.

Sifat gen antara lain sebagai berikut :

1.            Faktor yang dibawanya ditentukan oleh urutan basa nitrogen yang menyusunnya.

2.            Sebagai zarah yang terdapat dalam lokus gen pada kromosom.

3.            Dapat menduplikasi diri pada peristiwa pembelahan mitosis maupun meiosis.

4.            Mengandung informasi genetik.

Fungsi gen adalah :

1.            Menyampaikan informasi genetik dari induk kepada keturunannya.

2.            Mengatur proses metabolisme dan perkembangan individu.

B.          DNA

Merupakan pembawa sebagian besar sifat-sifat keturunan dan bersifat khas dalam kromosom. DNA sebagian besar terdapat dalam nukleus, beberapa ditemukan dalam mitokondria, plastida dan sentriol. Menurut Watson dan Crick, DNA tersusun dari dua rantai nukleotida yang panjang, terpilin dengan yang lain dan membentuk struktur spiral ganda yang teratur (double helix) yang berputar ke kanan sesuai dengan putaran jarum jam.

Struktur DNA sangat panjang, tak bercabang, dan dibangun oleh 3 macam molekul, yaitu :

1.            Gula pentosa yang dikenal dengan deoksiribosa.

2.            Gugus fosfat

3.            Basa nitrogen, terdiri atas purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (timin dan sitosin).

Purin dan pirimidin berikatan dengan gula pentosa membentuk nukleosida. Suatu nukleosida merupakan bahan dasar dari DNA akan berikatan dengan gugus fosfat membentuk nukleotida atau deoksiribonukleotida.

Hipotesis cara duplikasi / replikasi molekul DNA:

1. Konservatif

Double helix induk tetap utuh, tetapi keseluruhannya dapat mencetak double helix baru.

2. Semi konservatif

Dua pita spiral dari double helix memisahkan diri, selanjutnya tiap pita tunggal dari double helix induk berlaku sebagai pencetak untuk membentuk pita pasangan.

3. Dispersif

Kedua pita dari double helix induk terputus-putus. Segmen-segmen DNA induk dan segmen-segmen DNA yang dibentuk baru saling bersambung dan menghasilkan 2 double helix baru.

Dari hasil eksperimen yang dilakukan oleh para ahli, membuktikan bahwa dari ketiga model replikasi yang paling diterima adalah replikasi secara Semi Konservatif.

3 Cara Replikasi DNA

C.          Replikasi DNA

Bahan untuk replikasi DNA adalah deoksiribonukleosida 5-trifosfat. Penggabungan antara bahan nukleotida dengan rantai DNA dikatalis oleh enzim DNA polimerase. Selain DNA polimerase, replikasi DNA juga membutuhkan beberapa enzim lain atau protein non enzim yaitu :

1. DNA ligase, berfungsi menggabungkan untaian DNA.

2. DNA primase, berfungsi untuk memulai polimerase DNA.

3. DNA helikase, enzim yang digunakan untuk membuka pilinan DNA.

4. Protein pengikat DNA, berfungsi menstabilkan rantai DNA yang terbuka dan mencegah DNA kembali.

5. DNA girase, berfungsi membuka pilinan yang ditimbulkan dari proses pembukaan rantai DNA.

Replikasi DNA

Struktur DNA

D.          Kromosom

Salah satu bagian nukleus benang kromatin. Benang kromatin merupakan bagian yang mampu menyerap warna. Kroma berarti warna, dan tin berarti badan. Selama pembelahan sel, benang-benang kromatin akan memendek dan tampak lebih menebal dan disebut kromosom. Istilah kromosom pertama kali diperkenalkan oleh W. Waldeger (1808). Fungsi kromosom yaitu mengontrol sifat-sifat hereditas dari semua sel dan merupakan kumpulan pembawa sifat (gen) yang terangkai secara Tinier. Gen terdapat di dalam kromosom, tepatnya pada bagian yang disebut lokus. Kromosom mempunyai susunan berbentuk batang panjang atau pendek, lurus atau bengkok. Kromosom dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop biasa pada saat sel-sel sedang membelah.

Struktur Kromosom Pada Organisme Uerkariotik

Struktur kromosom pada organisme eukariotik terdiri dari :

a. Sentromer

b. Lengan kromosom

c. Lekukan sekunder

d. Telomer

Struktur Kromosom

Jumlah Kromosom

Pada organisme tingkat tinggi, sel somatis/sel tubuhnya mengandung satu pasang kromosom, yang diterima dari kedua induk/orang tua. Kromosom-kromosom yang berasal dari induk betina sama dengan yang berasal dari induk jantan. Sepasang kromosom tersebut dinamakan kromosom homolog. Kromosom yang berpasangan ini disebut diploid/2n. Sedangkan dalarn sel kelamin (garnet) hanya mengandung separuh, sehingga disebut haploid / n. Jumlah kromosom dari berbagai macam organisme tidak sama. Perbedaan jumlah kromosom ini tidak menunjukkan adanya hubungan dengan tingkat/derajat individu.

Jumlah Kromosom pada Manusia

Tipe Kromosom

Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu:

a. Metasentrik : sentromer terletak di tengah kromosom, sehingga panjang kedua lengan kromosom sama.

b. Sub inetasentrik : sentromer terletak agak jauh dari ujung atau sub median, sehingga kromosom terbagi menjadi 2 lengan yang tidak sama panjang.

c. Akrosentrik : sentromer mendekati ujung atau sub terminal, sehingga lengan kromosom yang satu sangat panjang sedang yang lain pendek.

d. Telosentrik : sentromer di ujung atau terminal, sehingga hanya ada satu lengan kromosom.

Deskripsi

RNA (Ribo Nukleat Acid/Asam Ribo Nukleat)

RNA merupakan asam nukleat selain DNA. RNA juga merupakan polimer dari empat ribonukleotida. Masing-masing ribonukleotida tersusun dari molekul gula ribosa, gugus fosfat, dan sebuah basa. Pada RNA tidak mempunyai basa timin dari golongan pirimidin tetapi diganti oleh basa urasil (U). RNA ini dibentuk oleh DNA dalam nukleus, serta digunakan untuk mensintesis protein dalam plasma sel.

Ada 3 macam RNA yaitu: RNA duta/RNA messenger/RNAm, RNA ribosom/RNAr, dan RNA transpor/RNAt.

a. RNAd

RNAd berfungsi membawa kode-kode genetiklkodon untuk sintesis protein dari DNA yang berada dalam nukleus ke ribosom. RNAd disintesis di dalam nukleus pada proses transkripsi, yaitu proses penurunan urutan basa dari salah satu untai DNA pada kromosom dengan perantaraan enzim menjadi bentuk rantai tunggal RNAd. Basa RNAd yang terbentuk ini merupakan komplemen urutan basa dalarn DNA tersebut. Setelah proses transkripsi, RNAd keluar dari inti sel bergerak ke ribosom, dan bersama-sama dengan ribosom memulai biosintesis poll peptida/protein. Urutan triplet nukleotida RNAd disebut kodon. Kode-kode genetik yang dibawa RNAd menentukan urutan residu asam amino yang membentuk rantai polipeptida. Kadar RNAd berubah-ubah, tergantung pada laju sintesis protein.

b. RNAt

RNAt relatif merupakan molekul kecil, dan berfungsi sebagai pembawa asam amino spesifik dalam proses biosintesis protein dalam ribosom. Tiap satu asam amino suatu protein, mempunyai satu atau lebih molekul RNAt yang sesuai sebagai pembawa dalam proses biosintesis protein. memiliki banyak lipatan-lipatan sehingga berbentuk seperti daun semanggi. Bentukan ini memiliki 4 ujung (lengkung) yang penting, yaitu :

1.     Ujung yang mengikat asam amino. Pada ujung ini terdapat basa ACC (AdenosinSitosin-Sitosin). Pada bagian ini, karboksil dan asam amino berikatan dengan gugus hidroksil dari adenosil.

2.     Lengkung anti kodon (lengkung pengenal kodon). Bagian ini merupakan bagian yang melekat (berpasangan) pada kodon dari RNAd.

3.     Lengkung pengenal enzim aktifaktor asam amino yang bersangkutan.

4.     Lengkung pengenal ribosom, adalah bagian yang diperlukan pada pengikatan RNAt ke ribosom.

c. RNAr

RNAr membentuk 65% berat ribosom, tetapi fungsinya belum jelas, diduga berperan sebagai mesin perakit yang bergerak ke satu arah sepanjang RNAd. Molekulnya berupa pita tunggal. RNAr dibentuk oleh DNA/gen yang terletak di bagian pengatur nukleolus (bagian kromatin yang melekat ke nukleolus). Masing-masing RNA tersebut mempunyai komposisi basa dan berat molekul yang khas, dan terdiri dari rantai poliribonukleotida tunggal.

Keterangan:

1. Tempat melekatnya asam amino (pada basa adenine/A)

2. Disebut lengan T, terdapat 7 basa tak berpasangan, mempunyai peranan pada pengikatan molekul RNAt dengan ribosom.

3. Anti kodon, yang nantinya akan berpasangan dengan kodon dari RNAd

4. Disebut lengan DHU (dihidrouridin), mengandung 8-12 basa tak berpasangan, tempat mengenal enzim khusus yang memacu terikatnya asam amino.

Persamaan antara DNA dan RNA antara lain:

1. Merupakan asama nukleat

2. Disusun oleh nuleotida

3. Memiliki tulang punggung berupa kompleks gula phospat

4. Memiliki 4 tipe basa nitrogen

E.          Kode genetik / Kodon

Gula dan fosfat penyusun semua molekul DNA adalah sama, sehingga bagian ini tidak dapat membawa informasi genetik. Bagian yang membawa informasi genetik adalah yang terkandung di dalam urutan basa A, T, S, dan G. Kodon yang terdapat pada RNAd merupakan kode genetik. Kode-kode genetik ini adalah transkripsi dari informasi genetik yang terdapat pada DNA. Kode genetik terdiri dari 3 urutan basa nitrogen, oleh sebab itu disebut kode triplet. Misalnya UUU (U, adalah urasil) adalah kodon untuk asam amino fenilalanin, AAA (A, adenin) untuk lisin, SSS (S, sitosin) untuk prolin dan sebagainya.

Hingga saat ini telah dikenal ada 20 macam asam amino. Jadi setidaknya ada 20 macam kode yang diperlukan untuk mengkode asam-asam amino tersebut. Basa nitrogen yang menyusun DNA hanya ada 4 macam. Ini berarti basa nitrogen yang ditranskripsikan pada RNAd juga hanya 4 macam. Jika setiap basa nitrogen membentuk I macam kode, berarti hanya terbentuk 4 macam kode. Jika 2 basa nitrogen membentuk 1 macam kode, maka akan terbentuk 42 (16 macam kode). Sedangkan jika 3 basa nitrogen membentuk I macam kode, maka akan terbentuk 43 (64 macam kode). Hingga saat ini kode yang telah dikenal ada 64 macam. Dengan demikian kemungkinan yang ada adalah yang ketiga yaitu 3 basa nitrogen membentuk 1 macam kode. Mengingat ada 20 macam asam amino, maka I macam kode dapat memiliki lebih dari satu kode.

Hubungan antara kodon pada RNAd dan anti kodon pada RNAt terhadap asam amino tirosin

Anti Kodon

RNAt membawa kode genetik yang disebut antikodon. Anti kodon ini akan berhubungan dengan kodon yang terdapat pada RNAd. Dalam hal ini anti kodon akan mencari kodon yang sesuai, dengan cara memasangkan basa-basa yang dikandungnya.

Di samping RNAt mengandung anti kodon, RNAt juga berfungsi membawa asam amino tertentu. Asam amino tertentu mempunyai anti kodon tertentu pula pada RNAt yang membawanya.

Hubungan Antara DNA-RNA-Polipeptida dan Sintesis Protein

DNA, gen, dan polipeptida memiliki hubungan yang erat dan tidak dapat dipisahkan. Polipeptida adalah protein. Gen merupakan segmen DNA yang terdapat di dalam kromosom. Produk seluler yang dikodekan oleh gen sebagian besar adalah protein. Hampir sebagiar besar urutan basa suatu gen mengkodekan urutan asam amino dari sebagian atau keseluruhan protein.

Bagian-bagian sel yang berperan di dalam sintesis protein adalah: ribosom, RNAd, RNAt, asam amino, enzim, dan beberapa faktor lain. Pada bagian sebelumnya telah dibahas bahwa RNAd membawa informasi genetik dalam bentuk kodon. Sedangkan RNAt berfungsi mengangkut asam-asam amino ke ribosom. Ribosom dapat dianggap sebagai pabrik tempat perakitan asam-asam amino menjadi rantai polipeptida dibantu dengan RNAr.

Mekanisme Sintesis Protein

Informasi genetik dari DNA menuju pembentukan protein, melalui dua tahapan/ proses, yaitu 1) transkripsi, dimana informasi yang terdapat pada DNA digandakan dalam bentuk RNAd, dan 2) translasi, dimana urutan basa pada RNAd memberikan informasi yang diperlukan oleh RNAt dan RNAr untuk mensintesis suatu protein dengan urutan asam amino yang sesuai dengan informasi yang terdapat pada DNA.

Secara garis besar, sintesis protein dapat dijelaskan sebagai berikut.

a. Enzim RNA-polimerase menggerakkan DNA untuk mencetak RNAd yang akan membawa kode-kode pembentukan protein berdasar urutan basanya. Sumber energi untuk kegiatan ini berupa ikatan fosfat (ATP). Proses pencetakan ini disebut transkripsi, yang artinya menyalin atau mencetak.

b. RNAd melepaskan diri dari rantai induk DNA, selanjutnya meninggalkan inti sel menuju ke ribosom. Di ribosom RNAd setangkup dengan RNAr. Setelah RNAd melepaskan dirt dari DNA, maka bagian rantai DNA yang terbuka tadi menutup kembali dan berpilin seperti semula.

c. Enzim menggerakkan asam-asam amino untuk melekat pada RNAt yang sudah ada dalam sitoplasma. Asam-asam amino yang sesuai dengan kode genetik yang dibawa oleh RNAd, melekat pada salah satu ujung RNAt. Selanjutnya menariknya ke RNAd pada ribosom. Proses ini disebut translasi, yang berarti menerjemahkan.

d. Asam-asam amino akan berjajar dalam urutan yang sesuai dengan kode genetik.Setiap kali asam amino dilepaskan, dibentuk ikatan peptida sehingga terbentuklah polipeptida yang tidak lain adalah protein. Proses ini terus berjalan sampai kodon stop. Pada akhir proses ini, RNAt melepaskan diri dari ribosom yaitu dari sub unit besar ribosom, dan kembali ke sitoplasma.

DAFTAR PUSTAKA

Manitto, Paulo. 1992. Biosintesis Produk Alami. Semarang: IKIP Semarang Press.

Wirahadikusumah, M. 1985. Biokimia: Metabolisme

Energi, Karbohidrat, dan Lipid. Bandung: ITB Bandung.

Kimball. W. John. 1983. Biologi . Jakarta: Erlangga.

http://yudhim.blogspot.com/2008/01/katabolisme.html. diakses tanggal : 27 -12-2010

http://id.wikipedia.org/wiki/Anabolisme . diakses tanggal : 27-12-2010