SUBSTANSI GENETIK
STANDAR KOMPETENSI : 3. Memahami penerapan konsep dasar dan prinsip-prinsip
hereditas serta implikasinya pada sains , lingkungan , tek
nologi dan masyarakat .
KOMPETENSI DASAR : 3.1. Menjelaskan konsep Gen , DNA dan Kromosom .
3.2. Menjelaskan hubungan Gen ( DNA ) , RNA , Polipeptida
dan proses sintesa protein.
A. DNA , GEN dan KROMOSOM
1. DNA
a. Struktur DNA .Struktur DNA menurut Watson dan Crick ( 1953) sebagai berikut
1. DNA berbentuk seperti tangga tali aterpilin atau Double helix ( berpilin ganda ) yang terdiri dua utas benang polinucleotida.
2.Polinucleotida tersusun atas rangkaian Nucleotide , setiap nucleotide dibentuk oleh tiga macam molekul sebagai berikut :
a.Gula Deoksiribosa
b.Fosfat.
c. Basa nitrogen yang terdiri dari :
1. Purin , berupa Adenin (A) dan Guanin ( G )
2. Pirimidin , berupa Sitosin ( S ) dan Timin ( T )
3. Dalam satu molekul DNA , untai gula – fosfat berperan sebagai ibu tangga dan Ikatan basa nitrogen berperan sebagai ana tangga
4. Basa-basa dari kedua rantai selalu berpasangan sesuai urutan Chargaff , yaitu A ( adenine ) dengan T ( timin ) dan G (Guanin) dengan C (citosin )
5. Ikatan antara gula dengan basa nitrogen disebut Nucleosida
b. Letak DNA
DNA ditemukan didalam Nukleus , mitokondria , Plastida dan Sentriol .
c. Fungsi DNA;
1. Membawa informasi genetic
2. Berperan dalam proses sintesa protein .
3. Mengontrol aktivitas sel , baik secara langsung maupun secara tidak langsung .
4. Membentuk RNA.
d. Sifat DNA
1. DNA bersifat stabil .
2. Jumlah keempat basa dsalam DNA dan dalam setiap species tidak sama .
3. Di dalam DNA, jumlah A sama dengan T dan Jumlah G sama dengan C
4. DNA mampu mengadakan penggandaan diri ( replikasi )
e. Replikasi DNA
- Replikasi DNA adalah pembentukan DNA baru sama persis dengan DNA asal . prose
replikasi DNA melibatkan beberapa enzim yaiti Helikakse , Polimerase dan Ligase
Hipotesa mengenai Replikasi DNA ada tiga :
1.Hipotesis Konservatif , yaitu rantai polinukleotida lama tetap dan kedua rantai pol
nukleotida yang dibentuk terdiri dari pasangan rantai polinuklaeotida baru .
2. Hipotesis dispersif , yaitu rantai polinukleotida putus-putus selanjutnya setiap poli
nukleotida yang mengandung potongan dari polinukleotida asal dan potongan dari
polinukleotida pasangannya membentuk polinukleotida penggenap baru .
3. Hipotesis semikonservatif , yaitu rantai polinukleotida lama terpisah menurut arah
panjangnya dan tiap-tiap nukleotida dapat membentuk pasangan komplementernya ,
jadi setiap DNA hasil replikasi terdiri dari polinukleotida lama dan baru .
KEGIATAN :
Kerjakan soal dibawah ini dan diskusikan dengan teman sebangku anda :
1. Buatlah gambar model replikasi DNA berdasarkan hipotesis konservatif , hipotesis dispersif dan hipotesis semikonservatif, berilah penjelasan berdasarkan model replikasi DNA tersebut .
2. Apabila salah satu rantai DNA memiliki urutan basa nitrogen sebagai berikut : C – G – T – C – T - A – G – T – C – A . maka buatlah gambar model replikasi semikonservatif pada DNA tersebut, berilah keterangan dan hasil replikasinya .
2. GEN dan ALEL
Gen adalah substansi hereditas dan penentu sifat individu yang terdapat pada lokus ( lokasi ) t ertentu pada kromosom dan memiliki pasangan pada lokus yang sama di kromosom homolog.
Gen terdiri dari DNA yang diseliputi dan diikat oleh Protein . adapun fungsi Gen adalah sebagai berikut :
a. Mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu .
b. Mewariskan sifat dari generasi ke generasi berikutnya .
c. Mengontrol pembuatan polipeptida.
Alel merupakan pasangan gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian pada kromosom
homolog dan mempunyai tugas yang sama atau berlawanan.
Alel terdiri dari dua macam yaitu :
a. Alel Homosigot , yaitu alel yang fungsinya sama contohnya MM, dimana M ( gen penentu
warna merah pada bunga ) memiliki npasangan alel M ( gen penentu warna merah pada bunga )
b. Alel Heterozigot , yaitu alel yang fungsinya tidak sama atau berlawanan , contohnya Mm. dimana M ( gen penentu warna merah pada bunga ) memiliki pasangan alel m ( gen penentu warna putih pada bunga )
3. KROMOSOM Kromosom merupakan materi di dalam inti berbentuk panjang atau bengkok dan membawa banyak gen didalammya , Bahan penyusun kromosom adalah benang Kromatin , yang terdiri darim DNA , RNA hasil transkripsi, dan protein ( terdiri protein histon ) yang bersifat basa dan protein non histon yang bersifat asam ) .
a. Struktur Kromosom :
Kromosom terdiri dari lengan dan sentromer ( kinetokor )
1. Lengan Kromosom , merupakan badan utama dari kromosom yang mengandung
kromonema . Pada kromonema tersebut terdapat Kromomer yang berfungsi sebagai
pembawa sifat keturunan . Lengan kromosom terdiri bagian – bagian sebagai berikut:
a. Satelit , merupakan bagian yang bulat diujung kromosom
b. Lelulan , merupakan bagian kromosom yang mengalami penyempitan sebelum sampai
ke ujung . Lekukan sekunder berperan penting
sebagai tempat terbentuknya nucleolus .
c. Telomer , merupakan ujung-ujung kromosom yang menghalang-halangi bergabungnya
kromosom yang satu dengan kromosom yang lainnya .
2. Sentromer ( Kinetokor ) adalah kepala kromosom yangberfungsi untuk pergerakan
Kromosom dari daerah ekuator ke kutub masing-masing pada waktu pembelahan sel .
Berdasarkan letak sentromernya , kromosom dibedakan menjadi empat macam yaitu :
a. Metasentrik , yaitu kromosom yang memiliki sentromer ditengah sehingga kromosom
tampak memilikii dua lengan yang sama panjang .
b. Submetasentrik , yaitu kromosom yang memiliki sentromer agak ditengah sehingga
kedua lengan tidak sama panjang .
c. Akrosentrik , yaiti kromosom yang memiliki sentromer didekat ujung kromosom .
d. Telosentrik , yaitu kromosom yang memiliki sentromer di ujung kromosom .
b.Jumlah dan Ukuran Kromosom Individu
Jumlah dan ukuran kromosom berbagai individu bervariasi, Pengaturan Kromosom
secara standar berdasarkan panjang , jumlah , serta bentuk kromosom dari selsomatic suatu individu disebut
Kariotipe .Pada setiap sel tubuh manusia terdapat 46 kromosom, kromosom didalam sel tubuh biasanya berpasangan , kromosom berpasangan yang mempunyai
bentuk ,
ukuran dan
komposisi yang sama atau hamper sama disebut kromosom
Homolog. berarti pada sel tubuh manusia terdapat 23 pasang kromosom homolog.
Genom ( ploid) adalah jumlah macam kromosom .Didalam setiap sel tubuh terdapat sepasang kromosom yang bersifat
diploid ( 2n) atau terdiri 2 genom. Sedang sel – sel kelamin hanya memiliki separuh dari jumlah kromosom sel tubuh dan bersifat
haploid
( n)
Tabel Jumlah Kromosom beberapa Individu
Nama Organisme | Jmlh kromosom ( buah ) | Jmlh kromosom (pasang) |
Manusia Lembu Kera Padi Lalat buah Nyamuk Jagung Tembakau Anjing Rhizopo | 46 60 42 24 8 6 20 48 78 1500 | 23 30 21 12 4 3 10 24 39 750 |
c. Tipe Kromosom .
Pada setiap sel individu eukariotik terdapat dua tipe kromosom , yaitu sebagai berikut.
1. Autosom , yaitu kromosom yang tidak ada hubungannya dengan penentu jenis kela
min ( biasa disebut kromosom tubuh )
2. Seks Kromosom atau Gonosom, yaitu kromosom yang menentukan jenis kelamin
organisme , kromosom yang menentukan jenis kelamin terdiri dari kromosom X
dan kromosom Y
Jumlah kromosom pada manusia adalah 46 buah , yang terdiri dari 44 buah autosom
dan 2 buah gonosom ( XY – untuk laki-laki , XX – untuk perempuan ) Jadi formulasi
kromosom pada manusia sebagai beriukut :
- 1. Laki-laki – 22 AA + XY atau 44A + XY atau 46XY
- 2. Perempuan -22AA + XX atau 44A + XX atau 46XX
Bahan Diskusi Kelompok :
1. Bagaimanakah struktur dan susunan kimia DNA ?
2. Buatlah rumus struktur dari senyawa gula deoksiribosa, gugus gula fosfat dan basa
nitrogen ( sitosin , timin , adenine dan Guanin )
3. Apa yang dimaksud dengan Nukleosida ? , Buatlah rumus struktur empat macam
Nukleosida dari DNA dan berilah nama masing-masing struktur tersebut .
4. Apa yang dimaksud dengan Nukleotida ? Buatlah rumus struktur empat macam
Nukleotida dari DNA dan berilah nama masing-masing struktur tersebut .
5. Jelaskan istilah – istilah berikut ini :
a. Gen b. Alel c. Genom d. Autosom e. Gonosom
6. Gambarkan sebuah Kromosom lengkap dengan bagian- bagiannya
B. RNA
RNA ( asam ribonukleat) adalah asam nukleat yang dibentuk oleh DNA melalui proses
Transkripsi .
1. Struktur RNA.
RNA merupakan benang tunggal yang terdiri dari :
a. Gula ribose
b. Fosfat
c. Basa nitrogen yang terdiri dari : 1. Purin : Adenin (A) dan Guanin (G)
2. Pirimidin : Urasil (U) dan Sitosin (S)]
2. Letak RNA
RNA ditemukan didalam sitoplasma, terutama didalam Ribosom dan nucleus.
3 Macam RNA dan Fungsinya : Berdasar letak dan fungsinya ,RNA dapat dibedakan menjadi 3 macam :
a. RNA duta ( RNA d ) atau
Messenger RNA ( mRNA ), merupakan RNA
terbesar atau terpanjang yang disintesis dalam nucleus, berfungsi sebagai pembawa kode genetic dari DNA ke Ribosom .
b.RNA transfer ( RNA t) , merupakan RNA yang rantainya terpendek , berfungsi
Menerjemahkan kode kode genetik yang dibawa oleh RNA d ke dalam urutan Basa polipeptida dan membawa asam-asam amino ke ribosom untuk disusun menjadi Protein .
c.RNA ribosom ( RNA r ), merupakan komponen penyusun ribosom yang jumlanya paling banyak dan membantu dalam proses sintesa protein .
C . KODE GENETIK.
DNA dan RNA adalah dua jenis asam nukleat yang bertanggungjawab terhadap pertumbuhan
karekter atau sifat-sifat menurun , pertumbuhan karakter tersebut menempuh reaksi-reaksi
kimia yang sangat kompleks dengan melibatkan enzim-enzim . Enzim tersusun atas Protein
oleh sebab itu sintesis protein sangat menentukan karakter makluk hidup.
tugas DNA dalam sintesa protein adalah berperan dalam memberikan instruksi kepada sel
mengenai jenis protein yang harus dibuat , instruksi tersebut berupa kode-kode yang
merumuskan jenis protein yang akan dibuat .
Kode – kode yang disusun DNA adalah berupa RNA d . Kode ini oleh RNA t diterjemahkan .
Menurut M.W.Nirenberg (1960) dan G.H.Khorana (1969)ada tiga rangkaian basa yang meng
kodekan setiap jenis asam amino yang akan menyusun protein. Dengan demikian akan dipero
leh 4 x 4 x 4 macam kode, hal ini menyebabkan adanya satu jenis asam amino yang mempu
nyai lebih dari satu kode .Urutan 3 basa dari 4 basa nitrogen ( A, T, G, C ) yang terdapat dise
panjang RNA d tersebut disebut Triplet atau dikenal sebagai Kodon yang memiliki arti
khusus sebagai sandi genetic yang melambangkan satu macam asam amino.
Selain kodon, beberapa hal yang berkaitan dengan penbulisan kode genetiuk adalah :
1. Kodogen yaitu rangkaian kode genetic pada rantai DNA yang membentuk kode-kode.
2. Antikodon yaitu rangkaian kode genetic pada rantai ARN t .
Tabel daftar kodon dan asan aminonya.
| U | C | A | G |
|
U | Phenylalanin Phenylalanin Leusin Leusin | Serin Serin Serin Serin | Tirosin Tirosin Terminasi Terminasi | Sistein Sistein Terminasi Triptopan | U |
C | Leusin Leusin Leusin Leusin | Prolin Prolin Prolin Prolin | Histidin Histidin Glutamin Glutamin | Arginin Arginin Arginin Arginin | C |
A | Isoleusin Isoleusin Isoleusin Metionin | Threonin Threonin Threonin Threonin | Asparagin Asparagin Lysin Lysin | Serin Serin Arginin Arginin | A |
G | Valin Valin Valin Valin | Alanin Alanin Alanin Alanin | Asam aspartat Asam aspartat Asam Glutamin Asam Glutamin | Glisin Glisin Glisin Glisin | G |
D.SINTESA PROTEIN .
Salah satu fungsi AND adalah berperan dalam proses sintesa protein , Sintesa protein adalah
proses penyusunan asam amino pada rantai polipeptida ( Protein ) . Komponen-komponen -
yang diperlukan dalam sintesa protein adalah :
1. Asam amino sebagai bahan baku.
2. RNA d , RNA t , dan RNA r sebagai pelaksana .
3. RNA polymerase , Ligase , nuclease , primase sebagai enzim .
4. ATP sebagai energi .
Sintesa protein berlangsung didalam inti sel dan Ribosom dengan bantuan enzim tertentu yang
bertindak sebagai katalisator, dan untuk pembentukan satu enzim dilakukan oleh satu gen.
Secara garis besar , langkah-langkah sintesa protein terjadi melalui dua tahap yaitu :
1. Tahap Transkripsi .
Transkripsi adalah pencetakan RNA d oleh DNA , Benang polinukleotida DNA yang bertugas
mencetak kode-kode disebut rantai sense ( DNA template ) , sedang rantai pelengkapnya
disebut rantai anti sense.
Proses Transkripsi berlangsung sebagai berikut :
a. Bagian tertentu dari sebuah molekul DNA dalam nucleus membentuk RNA d yang meru
pakan “ salinan “ kode pada DNA, Selanjutnya RNA d melepaskan diri dari DNA .
b. RNA d meninggalkan nucleus menuju ribosom di dalam sitoplasma .
2. Tahap Translasi .
Translasi adalah penerjemahan kode pada RNA d oleh RNA t. Translasi meliputi tiga tahap
yaitu: Inisiasi , Elongasi , dan Terminasi .
Proses Translasi berlangsung sebagai berikut :
a. RNA t datang ke ribosom membawa asam amino yang sesuai dengan kode yang dibawa
oleh RNA d. RNA t yang memiliki antikodon berpasangan dengan kodon dari RNA d -
yang sesuai .
b. Asam – asam amino akan berjajar dalam urutan yang sesuai dengan kode sehingga terben
tuklah protein yang diharapkan .
c. Protein yang terbentuk merupaklan enzim yang mengatur metabolisme sel dan reproduksi.
Kegiatan :
Diskusikan pertanyaan-pertanyaan dibawah ini dengan teman sebangku anda :
1. Sebutkan komponen utama RNA.
2. Sebutkan 3 macam RNA dan jelaskan fungsi masing-masing .
3. Apa yang dimaksud dengan Transkripsi , dan Translasi pada proses sintesa protein .
4. Bagaimana peran DNA dalam pproses sintesa protein .
5. Perhatikan kode genetic pada rantai DNA ini
ACG – GTC – TCG – TAT – GAC .
Tentukan : a. rantai sensenya
b. urutan kodon
c. urutan antikodon
d. urutan asam amino yang terbentuk.
SOAL LATIHAN :
Pilih jawaban yang paling benar :
1. Kromosom sel somatic wanita normal terdiri atas …
a. 44 autosom dan satu kromosom X
b. 22 pasang autosom dan satu kromosom X
c. 23 pasang autosom dan sepasang kromosom X
d. 44 autosom dan sepasang kromosom X
e. 22 autosom dan sepasang kromosom X.
2. Berikut ini adalah perbedaan DNA dan RNA dalam hal , kecuali …
a. basa nitrogennya d. komponen gulanya .
b. letaknya e. fosfatnya .
c. rantainya .
3. Kromomer merupakan struktur seperti manik-manik yang terdiri dari …
a. DNA dan RNA d. DNA dan protein histon
b. RNA dan protein non histon e. DNA dan protein non histon .
c. RNA dan protein histon .
4. DNA dapat ditemukan pada bagian-bagian sel berikut ini , kecuali …
a. mitokondria d. plastida
b. nucleus e. ribosom .
c. sentriol .
5. Adenin dan guanine merupakan suatu basa nitrogen dengan struktur cincin tunggal yang
disebut
a. Urasil d. nukleosida
b. purin e. nukleotida
c. pirimidin .
6. Dibawah ini proses proses yang terjadi selama sintesa protein :
1. ARN d meninggalkan nucleus menuju ke ribosom .
2. ARN t mengangkut asam amino yang dibutuhkan sesuai dengan kode genetic kemudian ber
gabung dengan ARN d.
3. ARN d dibentuk oleh AND di dalam inti sel .
4. Asam amino berjajar sesuai dengan urutan kode genetika.
5. Terbentuk protein yang diharapkan .
Urutan proses sintesa protein yang benar adalah …
a. 1 – 2 – 3 – 4 – 5 . d. 3 – 2 – 1 – 4 – 5 .
b. 2 – 3 – 1 – 4 – 5 . e. 3 – 1 – 2 – 5 – 4 .
c. 3 – 1 – 2 – 4 – 5.
7. Bila diketahui basa nitrogen pada RNA m adalah UUC – CGA – AUC , maka urutan basa
nitrogen pada RNA t adalah …
a. AAG – GCU – UAG . d. TTC – CGA – ATC .
b. AAG – GCT – TAG e. TTG – GCT – TAG .
c. UUC – CGA – AUC .
8. Pada saat terjadi proses transkripsi pada sintesa p[rotein terjadi hal-hal sebagai berikut …
a. t RNA membawa asam amino ke m RNA.
b. DNA mencetak m RNA didalam nucleus .
c. t RNA lain membawa asam amino lain .
d. m RNA menuju nucleus .
e. RNA membentuk RNA m , RNA t dab RNA r.
9. Berikut ini adalah keterangan tentang struktur DNA dan RNA :
1. terdapat dalam inti sel dan kromosom .
2. membentuk rantai tunggal dan tak panjang .
3. berhubungan dengan sintesis protein dan kadarnya berubah-ubah menurut kecepatan
sintesa Protein
4.mengandung pirimidin sitosin dan urasil
5. mengandung purin adenine dan guanine .
6. komponen gulanya rib osa.
Manakah struktrur dan fungsi RNA ?
a. 2, 3, 5 , 6 . d. 2 , 3 , 4 , 5.
b. 1 , 2 , 3 , 4. e. 1 , 3 , 5 , 6 .
c. 3 , 4 , 5 , 6 .
10.Diantara pernyataan berikut , yang paling tepat untuk menyatakan hubungan antara Gen ,
Kromosom dan molekul DNA adalah …
a. gen-gen terletak didalam kromosom dan urutan basa N dalam molekul DNA menentukan
macam Gen .
b.Kromosom tersusun atas molekul-molekul DNA dan Gen
c. Kromosom merupakan benang panjang yang tersusun atas gen dan disepanjang kromosom
itu menempel pula DNA .
d. Gen sebenarnya adalah DNA itu sendiri yang tersusun atas untaian nukleotida dan terletak
didalam kromosom .
e. Kromosom adalah benang- yang didalamnya terdapat molekul DNA yang mengikat Gen.