Hereditas

Hereditas merupakan penurunan sifat-sifat genetik dari orang tua kepada anaknya. Ilmu yang mempelajari hereditas disebut genetika.

A.     Materi Genetik

Analisis secara kimia dari sel menunjukkan bahwa terdapat karbohidrat, lemak, protein dan asam nukleat. Asam nulkeat terdapat dalam nukleoplasma. Nukleoplasma merupakan plasma yang terdapat di dalam nukleus (inti sel). Didalam inti sel terdapat lokus kromosom yang terdiri dari komponen penyusun gen yang disebut DNA.

1.      Struktur Gen

Struktur DNA terdiri atas molekul kompleks yang tersusun oleh gula pentosa, fosfat dan basa nitrogen. Basa nitrogen terdiri atas purin (guanin dan adenin) dan pirimidin (timin dan sitosin).

Replikasi DNA merupakan kemampuan DNA untuk membentuk DNA baru yang sama persis, atau disebut autokatalik. Sedangkan heterokatalik ialah kemampuan DNA membentuk molekul kimia dari salah satu atau sebagian rantainya. Replikasi berlangsung pada sel-sel muda saat interfase ketika pembelahan mitosis. Replikasi melibatkan beberapa enzim, antara lain:

• Helikase yang mempermudah membuka rantai ganda (double helix) DNA menjadi rantai tunggal (single helix).
• Polimerase yang menggabungkan dengan deoksiribonukleosida trifosfat.
• Ligase yang menggabungkan bagian-bagian rantai tunggal DNA yang terbentuk.

2.      RNA

Macam RNA ialah sebagai berikut:

• RNA duta (mRNA) dibentuk oleh DNA didalam nukleus, berperan membaca kode genetika dari DNA.
• RNA ribosom (rRNA) banyak terdapat di ribosom.
• RNA transfer (tRNA) berasa di sitoplasma, berperan mengikat asam amino.

3.    Sintesis Protein

Sintesis protein meliputi tahapan replikasi, transkripsi, dan translasi.

1. Transkripsi merupakan pembentukan mRNA dari satu pita DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase.

• Inisiasi terjadi ketika RNA polimerase menyalin gen yang bukan sekedar potongan DNA. Ikatan awal RNA polimerase ke rantai molekul DNA yaitu tepat pada tempat DNA yang akan disalin (promotor).
• Elongasi ditandai dengan enzim RNA polimerase bergerak disepanjang molekul DNA, bereaksi dan membuka pilinan ganda DNA. Sementara itu meningkatkan ribonukeotida-ribonukleotida ke ujung 3’ dari molekul RNA yang sedang tumbuh.
• Terminasi terjadi di gen terakhir yang disalin, ditandai dengan terdisosiasinya enzim polimerase RNA dari DNA dan lepasnya salinan RNA.

2. Translasi terjadi ketika ribosom akan membaca kode yang ada pada mRNA dengan bantuan RNA transfer (tRNA). Pada sitoplasma banyak terdapat tRNA dan asam amino.

• Inisiasi terjadi ketika menempelnya ribosom subunit kecil ke molekul mRNA. Ribosoma bila tak terlibat dalam sintesis protein, disitosol selalu terdisosiasi menjadi subunit besar dan subunit kecil. Menempelnya ribosoma subunit kecil pada mRNA di tempat khusus sebelum kodon pemrakarsa dari gen disalin. Tempat khusus tersebut disebut urutan Shine-Dalgarno. Setelah terikat pada tempatnya, ribosoma bergeser ke arah 3’ sampai bertemu kodon AUG. Kodon ini menjadi kodon pemrakarsa pada proses penerjemahan. Penerjemahan dimulai apabila tRNA yang telah memuat asam amino berpapasan dengan kodon pemrakarsa yang terletak di subunit kecil ribosoma.
• Elongasi terjadi saat ribosoma subunit besar menempel pada ribosoma subunit kecil. tRNA inisiator menempati sisi P (peptidil). Sisi A (aminoasil) siap menerima tRNA lainnya. Elongation factor dibutuhkan dalam pemanjangan.
• Terminasi terjadi saat kodon penghenti (UAA, UAG, UGA) masuk ke sisi A. Kodon penghenti tidak memiliki antikodon. Lalu masuklah release factor (RF) ke tempat A. RF ini melepas rantai polipeptida bersama dengan molekul GTP.

4.      Kode Genetik

Kode genetik merupakan suatu cara untuk menetapkan jumlah serta urutan nukleotida yang berperan dalam menentukan posisi yang tepat dari tiap asam amino dalam rantai peptida yang panjang. Kode genetik dengan mRNA buatan antara lain: singlet, duplet, dan triplet.

5.      Gen

Gen merupakan urutan DNA yang memiliki fungsi tertentu. Fungsi gen antara lain: mengatur perkembangan metabolisme individu dan menyampaikan informasi genetik kepada generasi berikutnya.

6.      Kromosom

Kromosom merupakan struktur didalam sel yang berupa deret panjang DNA. Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibedakan menjadi telosentrik (sentromer terletak di ujung lengan kromosom), metasentrik (sentromer terletak di tengah-tengah antara kedua legan) dan akrosentrik (sentromer terletak didekat ujung kromosom). Kromosom dapat dibedakan menjadi dua yaitu autosom (kromosom tubuh) dan genosom (kromosom seks).

2. Pembelahan Sel

1.      Mitosis

Mitosis merupakan pembelahan sel menghasilkan dua sel anakan yang masing-masing memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan sel induknya. Tahapan mitosis ialah sebagai berikut:

• Profase ditandai dengan sentriol yang bergerak ke ujung sel berlawanan. Terbentuk benang spindel yang nantinya akan menghubungkan sentriol dan kromosom. Selaput inti sudah menghilang.
• Metafase ditandai dengan kromosom terletak di equator sel yang terhubung dengan sentriol dikedua ujung/ kutub.
• Anafase terjadi ketika sentromer terbagi. Saat itu, setiap kromosom individu berasal dari: 1 kromosom dengan 2 kromatid untuk: 2 kromosom dengan satu kromatid masing-masing. Benang spindel menarik dan kromosom tertarik ke kedua kutub..
• Telofase ditandai dengan kromatid yang berada diujung kutub. Selaput inti terbentuk kembali.

 2. Meiosis

Meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan empat anakan sel yang haploid. Tahapan meiosis ialah sebagai berikut:

a.    Profase I

• Leptonema: benang-benang kromatin menjadi kromosom.
• Zigonema: kromosom yang sama bentuknya atau kromosom homolog berdekatan dan bergandengan setiap homolog disebut bivalen.
• Pakinema: tiap bagian kromosom mengganda, namun masih dalam satu ikatan sentromer, sehingga terbentuk tetrad.
• Diplonema: kromatid dari tiap-tiap belahan kromosom memendek dan membesar. Pemisahan kromosom homolog, namun belum sempurna karena masih ada perlekatan yang disebut chiasma (tempat terjadinya crossing over).
• Diakinesis: terbentuk benang-benang spindel, dua sentriol sampai pada kutub yang berlawanan dan membran inti nukleus melebur.

b.    Metafase I: kromosom berada di ekuator sel.

c.    Anafase I: kromosom homolog ditarik ke masing-masing kutub berlawanan.

d. Telofase I: kromatid memadat, selubung inti terbentuk, kemudian sitokinesis berlangsung.

e.    Profase II: sentriol terletak pada kutub yang berlawanan dan dihubungkan dengan benang spindel. Pada fase ini, membran inti lenyap.

f.     Metafase II: kromosom di bidang ekuator.

g.    Anafase II: kromatid bergerak menuju arah kutub-kutub sel.

h.  Telofase II: kromatid berkumpul pada kutub pembelahan, yang kemudian terbentuk kromatin. Pada tahap ini, terbentuk empat sel anakan dengan masing-masing intinya yang haploid.