Dalam satu keluarga biasanya selalu terdapat kemiripan ciri-ciri fisik antara anak dengan orangtua (ayah atau ibu). Kemiripan tersebut dapat terlihat pada bentuk rambut, warna kulit, dan sebagainya. Mengapa bisa terjadi demikian? Hal tersebut disebabkan oleh gen yang berperan dalam proses pewarisan sifat. Tahukah kamu apa yang dimaksud dengan gen? Nah, agar kamu dapat mengetahui jawabannya, yuk simak penjelasan berikut ini.
Daftar Isi
Pengertian Materi Genetik
Materi genetik adalah suatu unit pewarisan sifat pada makhluk hidup yang diturunkan kepada keturunannya.
Baca juga: Proses Sintesis Protein
Macam-Macam Materi Genetik
Materi genetik berupa kromosom, alel, gen, DNA, dan RNA. Materi genetik tersebut terdapat di berbagai sel di seluruh tubuh, misalnya pada sel-sel darah, sel gamet, dan sebagainya, tepatnya materi genetik tersebut berada di dalam nukleus. Peranan materi genetik yaitu untuk mengatur pewarisan sifat kepada keturunannya, misalnya pewarisan bentuk rambut, warna kulit, dan sebagainya. Agar lebih memahami mengenai materi genetik, yuk simak penjelasan berikut ini.
1. Kromosom
Salah satu materi genetik makhluk hidup adalah kromosom. W. Waldenger adalah orang yang pertama kali mengemukakan istilah kromosom. Istilah kromosom berasal dari kata chroma dan soma. Chroma artinya warna dan soma artinya badan. Jadi, kromosom dapat diartikan sebagai badan-badan halus yang berbentuk batang panjang atau pendek, lurus atau bengkok yang mudah menyerap zat warna.
Kromosom terdapat di dalam inti sel, yang berfungsi sebagai pembawa sifat individu dan informasi genetika karena di dalam kromosom terdapat gen. Gen pada kromosom terdapat pada lokus. Gen merupakan bagian dari molekul DNA.
a. Struktur Kromosom
Kromosom memiliki struktur sebagai berikut.
- Sentromer
Sentromer merupakan bagian kepala kromosom dan membagi kromosom menjadi dua lengan.
- Lengan
Adalah salah satu struktur utama kromosom yang mengandung gen. Kromosom memiliki jumlah lengan sebanyak dua buah, tetapi ada juga beberapa yang hanya berjumlah satu. Pada bagian luar lengan terdapat selaput tipis, kemudian di dalamnya terdapat matriks. Di dalam matriks tersebut terdapat cairan bening yang mengandung kromonema.
Pada kromonema terdapat kromomer yang berfungsi sebagai pembawa sifat keturunan sehingga disebut sebagai lokus gen. Selain terdapat sentromer dan lengan, kromosom juga terdiri dari satelit yaitu bagian kromosom yang terdapat pada ujung kromosom.
b. Pembagian Kromosom
Berdasarkan letak sentromer pada kromosom, kromosom dibagi menjadi empat antara lain sebagai berikut.
- Telosentrik
Telosentrik ini adalah jenis kromosom yang hanya memiliki satu lengan saja, memiliki bentuk seperti batang, dan letak sentromernya berada di ujung.
- Metasentrik
Metasentrik adalah jenis kromosom yang memiliki dua lengan yang sama panjang, dan letak sentromer berada di tengah memiliki bentuk seperti huruf V.
- Akrosentrik
Berbeda dengan metasentrik, akrosentrik adalah jenis kromosom yang memiliki dua lengan yang tidak sama panjang. Selain itu kromosom jenis akrosentrik memiliki sentromer yang terletak dekat ujung kromosom, dan memiliki bentuk seperti huruf J.
- Submetasentrik
Adalah jenis kromosom yang memiliki dua lengan yang hampir sama panjang, sentromer terletak hampir di bagian tengah, dan memiliki bentuk seperti huruf L.
Berdasarkan tipenya kromosom dibagi menjadi dua.
- Autosom (Kromosom Tubuh)
Adalah jenis kromosom tubuh yang tidak menentukan jenis kelamin. Autosom ini memiliki bentuk pasangan antara jantan dan betina dan disimbolkan dengan A.
- Gonosom (Kromosom Seks)
Adalah kromosom seks yang memiliki bentuk pasangan jantan dan betina yang berbeda, berjumlah satu pasang dan bersifat haploid. Selain itu, gonosom juga dapat menentukan jenis kelamin.
c. Ukuran dan Jumlah Kromosom
Ukuran dan jumlah kromosom sangat bervariasi, tergantung pada jenis makhluk hidupnya. Panjang kromosom juga berbeda-beda. Misalnya antara kromosom hewan dan tumbuhan. Hewan memiliki ukuran kromosom yang lebih pendek dibandingkan dengan tumbuhan.
Kromosom manusia dibedakan menjadi autosom dan gonosom. Autosom adalah kromosom tubuh sedangkan gonosom adalah kromosom kelamin. Sel tubuh manusia mengandung 46 kromosom yang terdiri atas 44 (22 pasang) autosom dan 2 (1 pasang) seks kromosom. Seorang wanita mempunyai dua buah kromosom X, sedangkan laiki-laki mempunyai sebuah kromosom X dan sebuah kromosom Y.
2. Gen
Gen adalah “substansi hereditas” yang terletak di dalam kromosom yang bersifat sebagai materi tersendiri yang terdapat dalam kromosom, mengandung informasi genetika dan dapat menduplikasikan diri pada peristiwa pembelahan sel.
Gen terletak di dalam kromosom yaitu di dalam DNA. Di dalam kromosom tersebut terdapat banyak gen. Tempat gen di dalam kromosom tersebut dinamakan lokus. Selain itu, terdapat yang namanya gen homolog. Gen homolog adalah gen yang membawa sifat yang sama dan lokusnya bersesuaian. Lokus tertentu dapat mengandung satu gen atau lebih. Lokus dianalogikan seperti manik-manik yang berjejer lurus pada seuntai benang.
Gen berfungsi untuk mengatur perkembangan dan proses metabolisme serta penyampaian informasi genetika dari suatu generasi ke generasi berikutnya. Simbol gen dapat dituliskan dlam huruf besar maupun huruf kecil. Hal ini berkaitan dengan sifat-sifat berikut.
a. Gen Dominan
Adalah salah satu gen yang dapat menutupi ekspresi gen lain (gen resesif) yang menyebabkan sifat yang dibawa oleh gen tersebut dapat terekspresikan pada keturunannya (suatu individu). Gen dominan biasanya dinyatakan dalam huruf besar, misalnya A.
b. Gen Resesif
Adalah gen yang tertutupi oleh gen lain (gen dominan) yang menyebabkan sifat yang dibawa oleh gen tersebut tidak dapat terekspresikan pada keturunannya.
c. Gen Heterozigot
Adalah dua gen yang dihasilkan karena adanya perpaduan antara sel sperma (A) dengan sel telur (a), simbolnya yaitu Aa.
d. Gen Homozigot
Adalah dua gen dominan yang dihasilkan karena adanya perpaduan antara sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, misalnya genotipe AA.
e. Gen Homozigot Resesif
Adalah dua gen resesif yang dihasilkan karena adanya perpaduan dari dua sel kelamin, misalnya aa.
3. Alel
Adalah gen yang memiliki lokus (posisi pada kromosom) yang sama, mengawasi sifat yang sama tetapi ekspresinya berbeda. Contohnya, gen A dan alelnya a sama-sama terletak pada satu lokus yang sama pada kromosom, sama-sama mengawasi bentuk hidung, tetapi gen A mengekspresikan hidung pesek.
Perlu juga kamu ketahui bahwa satu gen dapat mempunyai lebih dari satu alel. Urutan dalam penulisan pasangan anggota alel-alel tersebut disesuaikan dengan urutan dominasi satu sifat terhadap sifat yang lain. Peristiwa yang menunjukkan di mana suatu gen mempunyai alel lebih dari satu disebut multiple alel. Contoh multiple alel adalah sistem golongan darah ABO pada manusia.
Sistem ABO pada manusia dikendalikan oleh tiga alel, biasanya disebut sebagai IA, IB, dan IO (“I” singkatan isohaemagglutinin). IA dan IB kodominan dan menghasilkan antigen tipe A dan tipe B, masing-masing, yang bermigrasi ke permukaan sel darah merah, sedangkan IO adalah alel resesif dan tidak menghasilkan antigen.
Baca juga: Proses Pembelahan Sel
4. DNA
DNA dan ADN itu sama, penyebutan istilah tersebut berdasar singkatannya saja. DNA singkatan dari deoxyribonucleid acid, sedangkan AND singkatan dari asam deoksiribonukleat. DNA adalah salah satu bagian dari materi genetik yang berperan sebagai pembawa informasi yang akan diturunkan kepada keturunannya.
Kebanyakan DNA terletak di dalam inti sel, dan sejumlah kecil DNA juga dapat ditemukan di dalam kloroplas dan mitokondria.
a. Struktur DNA
Struktur DNA terdiri dari susunan kimia yang kompleks dan rantai nukleotida. Setiap nukleotida tersusun dari substansi dasar seperti berikut.
1) Senyawa Fosfat
Adalah bagian dari DNA yang berfungsi sebagai pengikat molekul gula satu dengan gula yang lain.
2) Gula Pentosa (deoksiribosa)
Gula pentosa pada DNA akan membentuk sebuah rangkaian, dimana rangkaian tersebut terdiri dari gula fosfat yang merupakan tulang punggung dari struktur double helix DNA.
3) Basa Nitrogen
Basa nitrogen dibedakan menjadi dua yaitu basa purin dan basa pirimidin. Basa purin dengan struktur cincin ganda yaitu Adenin (A) dan Guanin (G), dan basa pirimidin dengan struktur cincin tunggal yaitu Timin (T) dan Sitosin (S).
Basa nitrogen yang terdiri atas purin dan pirimidin akan membentuk rangkaian senyawa kimia dengan gula pentosa, membentuk nukleosida. Kemudian nukleosida akan membentuk nukleotida, yang mempunyai bentuk rantai panjang.
b. Fungsi DNA
- Sebagai pembawa materi genetik
- Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung
- Melakukan sintesis protein
c. Replikasi DNA
Replikasi adalah kemampuan DNA untuk dapat menggandakan diri. Replikasi DNA dapat dijelaskan melalui beberapa teori atau hipotesis berikut.
- Teori Konservatif
Teori ini menjelaskan bahwa pita double helix DNA induk tidak mengalami perubahan, kemudian digunakan untuk mencetak dua pita double helix DNA yang baru.
- Teori Semikonservatif
Teori ini menjelaskan bahwa pita double helix DNA induk terpisah, kemudian mensintesis pita DNA yang baru dengan cara melengkapi (komplementasi) pada masing-masing pita DNA induk tersebut.
- Teori Dispersif
Teori ini menjelaskan bahwa kedua pita double helix induk terputus membentuk segmen-segmen pita DNA yang baru, kemudian segmen pita DNA induk akan disambung dengan segmen pita DNA baru. Sehingga pada peristiwa ini hasil akhirnya adalah segmen pita DNA induk dengan segmen pita DNA baru yang tersebar pada pita double helix DNA yang terbentuk.
5. RNA
Materi genetik selain DNA adalah RNA. Sama halnya dengan DNA, RNA juga dapat disebut dengan ARN, sesuai dengan singkatannya. RNA singkatan dari ribonucleic acid, sedangkan ARN singkatan dari asam ribonukleat. RNA terletak di dalam inti sel atau nucleus, sitoplasma, kloroplas, dan mitokondria.
a. Struktur RNA
RNA mempunyai bentuk yang berbeda dengan DNA. RNA memiliki bentuk pita tunggal dan tidak berpilin. Adapun susunan RNA yaitu sebagai berikut.
- Gugus Fosfat
- Gula Pentosa (gula ribosa)
- Basa Nitrogen
Basa nitrogen dibedakan menjadi dua jenis yaitu basa purin yang tersusun dari Adenin (A) dan Guanin (G), dan basa pirimidin yang tersusun dari Sitosin (S) dan Urasil (U)
b. Macam-macam RNA
- RNA duta (RNAd)
RNA duta disebut juga messenger RNA (mRNA). RNA duta adalah RNA yang urutan basanya berpasangan dengan salah satu urutan basa rantai DNA. Selain itu, RNA duta terdapat di dalam inti sel.
RNA duta berperan sebagai pembawa informasi genetik dalam bentuk kode-kode genetik dalam inti ke ribosom dan sebagai pola cetakan dalam membentuk polipeptida.
- RNA ribosom (rRNA)
RNA ribosom adalah salah satu jenis RNA yang terdapat di dalam ribosom. Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai tempat pembentukan protein.
- RNA transfer (tRNA)
RNA transfer adalah jenis RNA yang terletak di dalam sitoplasma. RNA transfer berfungsi sebagai pembawa asam-asam amino ke ribosom sesuai dengan kode yang terdapat dalam RNA duta, serta menerjemahkan kode-kode yang dibawa oleh RNA duta.
Berikut terdapat gambar perbedaan antara DNA dengan RNA
Baca juga: Perkembangan Evolusi
Pemahaman Akhir
Kemiripan ciri-ciri fisik antara anak dengan orangtua dalam satu keluarga terjadi karena adanya proses pewarisan sifat melalui materi genetik. Materi genetik merupakan suatu unit pewarisan sifat pada makhluk hidup yang diturunkan kepada keturunannya. Materi genetik terdiri dari kromosom, alel, gen, DNA, dan RNA.
Kromosom terdapat di dalam inti sel dan berfungsi sebagai pembawa sifat individu dan informasi genetika karena di dalamnya terdapat gen. Gen adalah bagian dari molekul DNA yang memiliki lokus atau posisi pada kromosom. Gen ini mengatur perkembangan dan proses metabolisme serta menyampaikan informasi genetika dari satu generasi ke generasi berikutnya. Satu gen dapat memiliki lebih dari satu alel, yang mengawasi sifat yang sama tetapi ekspresinya berbeda.
DNA adalah bagian dari materi genetik yang berperan sebagai pembawa informasi genetik yang akan diturunkan kepada keturunan. DNA terdiri dari susunan kimia kompleks dan rantai nukleotida. Replikasi DNA adalah kemampuan DNA untuk menggandakan diri.
Selain DNA, materi genetik juga terdiri dari RNA, yang terdiri dari RNA duta (mRNA), RNA ribosom (rRNA), dan RNA transfer (tRNA). RNA berperan dalam pembawaan dan translasi kode-kode genetik untuk membentuk polipeptida.
Pengenalan dan pemahaman mengenai materi genetik sangat penting karena hal ini berhubungan erat dengan proses pewarisan sifat dan evolusi makhluk hidup. Dengan memahami materi genetik, kita dapat lebih memahami bagaimana ciri-ciri fisik dan sifat-sifat lain diturunkan dari generasi ke generasi serta bagaimana berbagai organisme berkembang dan beradaptasi dengan lingkungan mereka.
Demikian pembahasan seputar materi genetik yang terdiri dari kromosom, gen, alel, DNA, dan RNA. Bagaimana, sekarang kamu sudah paham bukan? Bahwa materi genetik berperan penting dalam proses pewarisan sifat makhluk hidup.
Sumber:
Kistinnah, Idun dan Endang Sri Lestari. (2010). BIOLOGI. Bandung: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Safitri, Ririn. (2016). BIOLOGI. Surakarta: Mediatama.
