Biologi · Bab 3 Genetika

Subardi

22/08/2021 10:33:57

SMA 12 K-13

Daftar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan Bab 2 Proses Metabolisme Organisme Bab 3 Genetika Bab 4 Pola-Pola Hereditas Bab 5 Evolusi Bab 6 Bioteknologi

Halaman

BAB 3

GENETIKA

Pewarisan sifat atau karakteristik dari

satu generasi ke generasi selanjutnya ber-

hubungan dengan kromosom. Setiap kro-

mosom tersusun atas gen yang mengkode

penampilan dan susunan suatu organisme.

Setiap kromosom dibentuk oleh molekul

DNA dan protein. Molekul DNA, ditun-

jukkan gambar di samping, merupakan ada-

lah rantai dari banyak gen yang saling ber-

hubungan.

Sumber:

Encarta Encyclopedia

Tujuan pembelajaran kalian pada bab ini adalah:

dapat menjelaskan tentang kromosom;

dapat menjelaskan tentang gen;

dapat menjelaskan struktur kimia materi genetik.

Kata-kata kunci

genetika

DNA

kromosom

RNA

gen

Gambar pecah.

Memori gambar

ini kecil. (kalau

ada diganti)

Komponen Genetika

Pada perkembangan generatif makhluk hidup, sifat-sifat dan

karakteristik dari kedua induk diwariskan kepada keturunannya.

Sifat-sifat dan karakteristik tersebut dikuasai dan dikendalikan

oleh faktor-faktor genetik. Faktor-faktor genetik yang menguasai

dan mengendalikan sifat-sifat tersebut berada di dalam kro-

mosom, tepatnya pada gen. Gen terdapat dalam lokus yang beru-

pa substansi protein dan tersusun oleh DNA (

Deoxyiribo

Nucleid Acid

) dengan susunan yang kompleks.

A. Kromosom

Menurut Wilhelm Roux (1883), kromosom adalah pembawa

faktor keturunan. Eksperimen T. Bovery dan Ws. Sutton (1902)

membuktikan bahwa kromosom membawa material genetik.

Ukuran dan bentuk kromosom bervariasi pada setiap spesies

makhluk hidup. Panjang kromosom antara 0,2 –50 mikron dengan

diameter antara 0,2–20 mikron. Bentuk kromosom pada setiap

fase pertumbuhan dalam pembelahan mitosis senantiasa berubah-

ubah. Setiap kromosom terdiri atas sentromer dan lengan.

Berdasarkan letak sentromer dan lengan, bentuk kromosom dibe-

dakan menjadi empat macam sebagai berikut.

Bentuk

telosentrik,

yaitu jika letak sentromer berada di

ujung.

Bentuk

akrosentrik

, yaitu jika letak sentromer mendekati

ujung.

Bentuk

submetasentrik

, yaitu jika letak sentromer agak jauh

dari ujung kromosom dan biasanya membentuk huruf L atau

Bentuk

metasentrik

, yaitu jika letak sentromer berada di

tengah sehingga panjang masing-masing lengan sama.

Sumber:

Biologi Sel,

1986

Gambar 3.1 a) Telosentrik, b) Akrosentrik, c) Submetasentrik, dan d)

Metasentrik

Biologi SMA Jilid 3

Sentromer (kinetokor) merupakan bagian kepala kromosom

yang berfungsi mengatur pergerakan kromosom pada waktu

pembelahan mitosis. Bagian lengan kromosom terdiri atas selaput

benang-benang kromosom atau benang nukleosom. Pada nukleo-

som inilah terdapat gen-gen yang dibangun oleh molekul DNA.

Pada setiap spesies, makhluk hidup yang berinti (

eukarion

)

mengandung sejumlah kromosom yang tetap.

Susunan dan jumlah kromosom dari setiap individu ber-

variasi. Berikut gambaran variasi jumlah kromosom pada be-

berapa organisme.

Berdasarkan tabel tersebut menunjukkan bahwa jumlah

kromosom tidak ada hubungannya dengan tingkat atau derajat

individu. Makhluk hidup yang diploid (2

) akan menghasilkan sel

yang haploid (

) pada sel kelaminnya. Hal ini mengakibatkan zigot

yang terbentuk pada peristiwa fertilisasi (pembuahan) bersifat

diploid.

Drosophila melanogaster

(lalat buah)

Lumbricus terestris

(cacing tanah)

Felis domesticus

(kucing)

Mus musculus

(tikus)

Pongo pygmaeus

(kera)

Cavia coubaya

(marmut)

Columba livia

(merpati)

Oryctologus cuniculus

(kelinci)

Rana pipiens

(katak)

Apis melifica

(lebah madu)

Culex pipiens

(nyamuk)

Musca domestica

(lalat rumah)

Homo sapiens

(manusia)

Brassica oleracea

(kubis)

Solanum lycopersicum

(tomat)

Solanum tuberosum

(kentang)

Zea mays

(jagung)

Oryza sativa

(padi)

Nicotiana tobacum

(tembakau)

Carica papaya

(pepaya)

21.

Helianthus annus

(bunga matahari)

22.

Saccharum officinarum

(tebu)

No.

Nama organisme Jumlah kromosom

8 (

= 4)

36 (

= 18)

38 (

= 19)

40 (

= 20)

42 (

= 21)

64 (

= 32)

80 (

=40)

44 (

= 22)

26 (

= 13)

32 dan 16 (

= 16 dan 8)

6 (

= 3)

12 (

= 6)

46 (

= 23)

18 (

= 9)

24 (

= 12)

48 (

= 24)

20 (

= 10)

24 (

= 12)

48 (

= 24)

18 (

= 9)

34 (

= 17)

86 (

= 43)

Tabel 3.1 Jumlah kromosom pada beberapa organisme

Dirangkum dari berbagai sumber

Komponen Genetika

B. Gen

Istilah gen dikemukakan oleh W.

Johannsen (1898) untuk mengganti istilah

faktor, elemen, atau determinan pada zaman

Mendell. Menurut Morgan, gen adalah suatu

zarah yang kompak dan menempati suatu lo-

kus pada kromosom yang mengandung

satuan informasi genetika dan mengatur sifat

menurun tertentu. Jadi, fungsi gen sebagai

berikut.

Mengatur pertumbuhan/perkembangan

dan metabolisme individu.

Menyampaikan informasi genetik dari

generasi ke generasi berikutnya.

Tempat gen dalam kromosom yang

homolog (kromosom berada dalam pasangan

2) disebut lokus. Sederetan lokus berisi gen

yang sealela. Secara kimia gen dibangun

oleh DNA. DNA dibentuk oleh tiga macam

molekul, yaitu gula pentosa (

deoksiribosa)

asam fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitro-

gen terdiri atas.

Basa pirimidin, yaitu basa yang terdiri

atas timin (T) dan sitosin (S).

Basa purin

yaitu basa yang terdiri atas

guanin (G) dan adenin (A).

Menurut Watson dan Cricks (1953),

berdasarkan analisis foto defraksi sinar X,

model DNA digambarkan sebagai tangga tali

rangkap yang terpilin yang disebut double

helix. Deretan gugusan gula dan asam fosfat

merupakan ibu tangga, sedangkan dua dari

empat basa nitrogen sebagai anak tangga.

Basa-basa nitrogen yang berpasangan senantiasa tetap, yaitu:

guanin dengan sitosin (G – S) atau

adenin dengan timin (A-T)

Baik DNA maupun RNA adalah asam nukleat yang penting

dalam hereditas. Pada setiap DNA, purin dan pirimidin terikat

pada gula deoksiribosa dan sebuah fosfat. Unit ini disebut

nukleotida. Macam-macam nukleotida sebagai berikut.

Adenin nukleotida: adenin-deoksiribosa-fosfat

Guanin nukleotida: guanin-deoksiribosa-fosfat

Sitosin nukleotida: sitosin-deoksiribosa-fosfat

Timin nukleotida: timin-deoksiribosa-fosfat

Sumber:

Biologi,

1992

Gambar 3.2 Model rumus bangun DNA menurut

Watson dan Cricks

Basa Nitrogen

Deoksiribosa

5’

3’

Fosfat

3’

5’

3,4A

34A

5’

3’

5’

3’

5’

3’

Biologi SMA Jilid 3

Berdasarkan letaknya, gen dibedakan menjadi dua macam

sebagai berikut.

Kromogen: gen yang terletak pada kromosom dalam inti.

Plasmagen: gen yang terletak pada plasma.

C. Struktur Kimia Materi Genetik

Kromosom terdiri atas DNA dan protein. Informasi genetik

yang mengatur aktivitas sel terletak dalam struktur DNA-nya dan

bukan pada proteinnya. Makin banyak jumlah kromosom, makin

besar kandungan DNA-nya. DNA terdiri atas rangkaian bebera-

pa nukleotida. Nukleotida mengandung nukleosida yang terikat

dengan asam fosfat, sedang nukleosida terdiri atas basa nitrogen.

1. Replikasi DNA

DNA mempunyai kemampuan heterokatalik, yaitu

mampu membentuk molekul kimia lain dari sebagian ran-

tainya dan autokatalik, yaitu mampu memperbanyak diri.

Untuk mengetahui

informasi genetik suatu

organisme potongan DNA

dari sampel darah diuji

dengan

Polymerase

Chain Reaction

(PCR). Di

bidang kedokteran,

metode ini sering dipakai

untuk mengidentifikasi

penyakit genetik, virus,

bakteri, dan kanker.

INFO

Sumber :

Biologi,

1992

Gambar 3.3 Model replikasi DNA/kromosom menurut Watson dan Cricks

Tetua

Anak

Tetua

Komponen Genetika

Ketika terjadi pembelahan mitosis, pita kembar yang

berpilin pada DNA akan dilepas sebagian oleh enzim DNA

polimerase pada ikatan hidrogen antara purin dan pirimidin.

Ikatan tersebut lemah, sehingga mudah pecah dibandingkan

dengan ikatan kovalen antara fosfat dan deoksiribosa.

Setelah ikatan masing-masing berjauhan, selanjutnya akan

membentuk pasangan baru. Sebagai contoh, rantai A men-

dapat pasangan baru B’, sedangkan rantai B mendapat pa-

sangan baru A’ maka terbentuk dua DNA yang masing-ma-

sing memiliki rantai AB’ dan A’B.

2. Kode Genetik

Pada struktur DNA, rangkaian purin dan pirimidin

berkelompok-kelompok. Masing-masing kelompok terdiri

atas tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut

kodogen

(kode

genetik). Kodogen tertentu menentukan jenis asam amino

yang harus dirangkai. Gambaran rangkaian tersebut dapat

dilihat sebagai berikut.

Dalam tubuh manusia terdapat 20 macam asam amino

dengan kode-kode genetiknya, seperti pada tabel berikut ini.

Tabel 3.2. Jenis-jenis asam amino dan kodogennya

No. Nama asam amino Triplet (kodogen)

Alanin

Arginin

Asparagin

Asam aspartat

Sistein

Asam glutamat

Glutamin

Glisin

Histidin

10.

Isoleusin

11.

Leusin

12.

Lisin

13.

Metionin

14.

Fenilalanin

15.

Prolin

16.

Serin

17.

Treonin

18.

Triptopan

19.

Tirosin

20.

Valin

GCA, GCG, GCC, GCU

CGA, CGG, CGC,CGU

AAC, AAU

GAC, GAU

UGC, UGU

GAA, GAG

CAA, CAG

GGC, GGU

CAC, CAU

AUC, AUU

CUA, CUG, CUC,CUU, UUA, UUG

AAA, AAG

AUA, AUG

UUC, UUU

CCA, CCG, CCC, CCU

UCA, UCG, UCC, UCU

ACA, ACG, ACC, ACU

UGA, UGG

UAC, UAU

GUA, GUG, GUC, GUU

Dirangkum dari berbagai sumber

Biologi SMA Jilid 3

3 . Perbedaan DNA dan RNA

Perbedaan antara DNA dan RNA dapat dilihat pada

tabel berikut.

4. Macam-Macam RNA

RNA meliputi RNA duta (RNA-d), RNA transfer

(RNA-t), dan RNA ribosom (RNA-r).

a. RNA duta (RNA-d)

RNA-d berfungsi membawa informasi genetis. RNA-d

bertindak sebagai pola cetakan untuk membentuk poli-

peptida dengan mengatur urutan asam amino dari poli-

peptida yang disusun. RNA-d disebut juga

kodon

, karena

bertugas membawa kode-kode genetik (berupa urutan

basa nitrogen) dan sebagai cetakan untuk mensintesis

protein.

b. RNA transfer (RNA-t)

RNA-t berfungsi menerjemahkan kodon dari RNA-d dan

sebagai pengikat asam amino yang akan disusun menjadi

protein di dalam ribosom. Pada RNA-t terdapat bagian

yang berfungsi sebagai antikodon yang berhubungan

dengan kodon dan bagian lain yang berfungsi mengikat

asam amino.

c. RNA ribosom (RNA-r)

RNA-r terdapat di dalam ribosom dan dihasilkan oleh gen

khusus yang terletak di kromatin pada nukleus.

5. Mekanisme sintesis protein

Proses sintesis protein melibatkan DNA, RNA-d, RNA-

t, dan RNA-r. Sintesis protein dibangun di dalam ribosom

dengan asam amino yang terdapat di dalam plasma sebagai

DNA (Deoksiribo Nucleid Acid) RNA (Ribosa Nucleid Acid)

1. Hanya terdapat dalam kromosom

(nukleus).

2. Berbentuk rantai

doubel helix

3. Kadar tetap dan fungsinya mengen-

dalikan faktor genetis dan sintesis

protein.

4. Basa nitrogen terdiri atas purin

(adenin (A) dan guanin (G)) dan

pirimidin (sitosin (S) dan timin (T)).

5. Menggunakan deoksiribosa sebagai

komponen gulanya.

1. Selain di nukleus, juga terdapat di

sitoplasma terutama di dalam ribosom.

2. Berbentuk rantai tunggal.

3. Kadarnya tidak tetap dan fungsinya

sebagai sintesis protein.

4. Basa nitrogennya terdiri atas purin:

adenin (A) dan guanin (G) dan pirimidin:

sitosin (S) dan urasil (U).

5. Menggunakan ribosa sebagai kom-

ponen gulanya.

Tabel 3.3. Perbedaan DNA dengan RNA

Dirangkum dari berbagai sumber

Komponen Genetika

bahannya. Sintesis protein terjadi melalui dua tahap sebagai

berikut.

a. Tahap transkripsi

Proses pembentukan RNA oleh DNA disebut

transkripsi. Pada proses transkripsi RNA, transfer

informasi genetika dapat berlangsung dari DNA ke RNA.

Rantai ganda DNA dibuka oleh enzim polimerase RNA,

sekaligus memacu penggabungan

ribonukleosida tri-

fosfat

pada rantai tunggal DNA. Melekatnya enzim

polimerase RNA dan DNA tersebut akan menyebabkan

terbukanya sebagian kecil dari rantai DNA yang panjang.

Akibatnya, basa-basa nitrogen yang telah bebas pada

rantai tunggal DNA akan bekerja sebagai cetakan (tem-

plet) untuk terbentuknya rantai RNA.

Ribonukleosida trifosfat

yang telah ada yaitu ATP,

GTP, STP, dan UTP akan terikat pada basa nitrogen yang

sesuai dari rantai DNA. Dalam hal ini, ATP akan menem-

pel pada basa nitrogen timin, GTP akan menempel pada

basa nitrogen sitosin, STP pada basa nitrogen guanin, dan

UTP pada basa nitrogen adenin. Dua buah fosfat dari

masing-masing ribonukleosida trifosfat akan menjadi ri-

bonukleosida monofosfat. Dengan bantuan enzim poli-

merase RNA, ribonukleosida monofosfat akan bergabung

membentuk rantai ribonukleotida, yang selanjutnya mem-

bentuk rantai tunggal RNA. Setelah beberapa saat pem-

bentukan, RNA melepaskan diri dari cetakan DNA.

Dengan terlepasnya rantai RNA, maka ikatan hidrogen

pada rantai DNA yang telah terputus akan bergabung lagi

sehingga terbentuk lagi rantai ganda DNA.

Sintesis RNA dimulai dengan basa adenin atau

guanin, dalam hal ini ditentukan oleh basa nitrogen yang

terdapat pada rantai DNA cetakan. Hasil rantai tunggal

RNA ini adalah RNA-d yang segera keluar dari nukleus

sel menuju ribosom pada sitoplasma. Satu molekul

RNA-d membuat untaian ribosom untuk mensintesis

polipeptida.

b. Tahap translasi

Setelah pada tahap transkripsi RNA-d melekat ke

ribosom maka RNA-t aktif mengikat asam amino yang

larut dalam plasma. Tiap RNA-t mengikat asam amino

tertentu, selanjutnya dibawa ke ribosom. Ujung RNA-t

berkaitan dengan RNA-d melalui basa nitrogen pa-

sangannya. Basa nitrogen RNA-d yang setangkup

dengan basa nitrogen RNA-d disebut

antikodon

Biologi SMA Jilid 3

Skema perjalanan

sintesis protein sebagai

berikut.

1) DNA-t mencetak

RNA-d untuk mem-

bawa informasi pem-

bentukan protein ber-

dasar urutan basa ni-

trogennya.

2) RNA-d keluar dari

inti menuju ribosom

dalam plasma.

3) RNA-t menuju ke

ribosom membawa

asam amino yang se-

suai dengan kodon

yang dibawa RNA-d.

RNA-t bergabung

dengan RNA-d se-

suai dengan pasangan

basa nitrogen.

4) Asam-asam amino

yang terjadi berjajar-

jajar dengan urutan

yang sesuai kode.

Asam amino di dalam

ribosom akan mem-

bentuk suatu rangkaian yang disebut polipeptida.

Kumpulan polipeptida disebut protein.

Sumber:

Biologi 1,

1992

Gambar 3.4 Struktur RNA-t

3’

5’

Antikodon

RANGKUMAN

1. Kromosom adalah pembawa faktor

keturunan

2. Empat macam bentuk kromosom: telo-

sentrik, akrosentrik, submetasentrik,

dan metasentrik.

3. Gen adalah suatu zarah yang kompak

dan menempati suatu lokus pada

kromosom yang mengandung satuan

informasi genetika dan mengatur sifat

menurun tertentu.

4. Fungsi gen adalah mengatur pertum-

buhan/perkembangan dan metabolisme

individu; serta menyampaikan infor-

masi genetik dari generasi ke generasi

berikutnya.

5. DNA dibentuk oleh tiga macam mole-

kul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa),

asam fosfat, dan basa nitrogen.

6. Basa nitrogen terdiri atas: basa pirimidin

(terdiri atas timin dan sitosin) dan basa

purin (terdiri atas guanin dan adenin).

7. DNA mempunyai kemampuan hetero-

katalik (mampu membentuk molekul

kimia lain dari sebagian rantainya), dan

autokatalik (mampu memperbanyak

diri).

Komponen Genetika

8. Pada struktur DNA, rangkaian purin

dan pirimidin berkelompok-kelompok.

Masing-masing kelompok terdiri atas

tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut

kodogen

(kode genetik).

9. Macam-macam RNA yaitu RNA-d,

RNA-t, dan RNA-r.

10. Tahap sintesis protein: tahap transkripsi

dan tahap translasi.

11. Proses pembentukan RNA oleh DNA

disebut

transkripsi.

12. Proses translasi merupakan peristiwa

melekatnya RNA-d ke ribosom sehing-

ga RNA-t aktif mengikat asam amino

yang larut dalam plasma.

UMPAN BALIK

Setelah mempelajari mengenai Komponen Genetika, tentu

kalian sudah memiliki kemampuan untuk menjelaskan mengenai:

kromosom, gen, dan struktur kimia materi genetik. Apabila kalian

belum sepenuhnya memahami materi tersebut, ulangilah mem-

pelajari materi tersebut dengan cermat. Carilah referensi-refe-

rensi dari buku, internet, maupun keterangan guru. Diskusikan

mengenai hal-hal yang belum kamu pahami dengan teman-teman

dan gurumu.

UJI KOMPETENSI

Coba kerjakan soal-soal berikut di buku kerja kalian.

A. Pilihlah salah satu jawaban soal berikut dengan tepat.

1. Ahli genetika yang membuktikan me-

lalui eksperimen bahwa kromosom

membawa material genetik adalah ....

a. Morgan

b. Mendell

c . Wilhelm Roux

d. Spallanzani

e. T. Bovery dan Sutton

2. Bentuk kromosom dengan letak sen-

tromer agak jauh dari ujung kromosom

dan biasanya membentuk huruf L atau J

adalah bentuk ....

a. telosentrik

b. akrosentrik

c . submetasentrik

d. metasentrik

e. subakrosentrik

3. Lalat buah sering digunakan para ahli

genetika dalam penyelidikan. Berikut ini

yang

bukan

termasuk sifat yang di-

miliki lalat buah adalah ....

a. mudah diperoleh

b. hidup dipengaruhi musim

c . bertelur banyak

d. jumlah kromosom sedikit

e. mudah dipelihara

4. Kromosom berada dalam pasangan-

pasangan (kromosom homolog). Gen-

gen yang terletak pada lokus yang sama

pada kromosom tersebut adalah ....

a. duplikasi

d. mutasi

b . euploid

e. alel

c . determinan

5. Berikut ini yang

bukan

basa nitrogen

pembentuk DNA adalah ....

a. urasil

d. guanin

b. timin

e. adenin

c . sitosin

Biologi SMA Jilid 3

6. Pada setiap DNA, purin dan pirimidin

terikat pada gula deoksiribosa dan

sebuah fosfat, unit ini disebut ....

a. nukleolus

d. nukleus

b. nukleosida

e. gula pentosa

c . nukleotida

7. Kemampuan DNA memperbanyak diri

disebut kemampuan ....

a. heterokatalik

d. katalisator

b. autokatalik

e. eukatalik

c . alokatalik

8. Pada makhluk hidup gen diwariskan

melalui ....

a. ribosom

d. kromosom

b. nukleolus

e. nukleoplasma

c . nukleus

9. Berikut ini yang

bukan

termasuk ka-

rakteristik RNA adalah ....

a. berbentuk rantai tunggal

b. basa nitrogen terdiri atas purin (ade-

nin dan guanin) dan pirimidin (sito-

sin dan urasil)

c . menggunakan ribosa sebagai gula-

nya

d. kadarnya tidak tetap

e. hanya terdapat pada nukleus

10. RNA yang juga bertindak sebagai pola

cetakan untuk membentuk polipeptida

dengan mengatur urutan asam amino

dari polipeptida yang disusun adalah

....

a. RNA-d

d. RNA-r

b. RNA-t

e. RNA-ase

c . RNA-m

11. Proses pembentukan RNA oleh DNA

disebut ....

a. translokasi

d. transformasi

b. translasi

e. transmisi

c . transkripsi

12. RNA akan membentuk cetakan untuk

sintesis protein setelah menerima kode

genetik dari DNA. Tempat berlang-

sungnya sintesis protein adalah ....

a. ribosom dalam sitoplasma

b. kromosom

c . gen dalam lokus

d. nukleolus

e. nukleus

13. Jika terjemahan kode genetik dalam

sintesis protein yang dihasilkan oleh

RNA-t adalah AAU UGU AAA, infor-

masi genetik yang dirancang dalam

DNA adalah ....

a. TTA ASA TTT

b. AAT TGT AAA

c . UUA AGA TTT

d. AAU AGA UUU

e. UUT UGU UUU

14. Berikut ini yang

bukan

bentuk kromo-

som adalah ....

a. telosentrik

d. submetasentrik

b. sentrometrik

e. metasentrik

c . akrosentrik

15. Dalam sintesis protein penyimpangan

sering terjadi yang dapat menim-

bulkan perubahan sifat. Hal ini dise-

babkan ....

a. DNA salah memberi kode

b. RNA-r salah menerjemahkan kode

c . RNA-t salah menerjemahkan kode

d. RNA-d salah menerjemahkan kode

e. RNA-t salah membawa kode

B . Kerjakanlah soal-soal di bawah ini dengan singkat dan jelas.

1. Jelaskan perbedaan nukleotida dan

nukleosida pada DNA.

2. Jelaskan peristiwa transkripsi dan

translasi.

3. Sebutkan perbedaan-perbedaan DNA

dan RNA.

4. Sebutkan macam-macam kromosom

dan gambarkan masing-masing.

5. Sebutkan dan jelaskan macam-macam

gen berdasarkan letaknya.