(Bahan Mk Genetika) MONO & DIHIB

1.     PERSILANGAN MONOHIBRID & DIHIBRID

A.      Persilangan Monohibrid

1.    Konsep persilangan monohidrid

Persilangan monohibrid adalah persilangan antara dua individu dengan hanya fokus pada sebuah sifat yang berbeda dari  sebuah karakter pada tanaman sejenis. Persilangan ini sering dikenal dengan persilangan satu sifat beda.

a.    Konsep Kenampakan karakter

Sebuah individu dipengaruhi oleh susunan basa nitogen di dalam kromosom. Di dalam kromosom terdapat segmen-segmen DNA yang berisi informasi yang akan diwariskan kepada keturunannya, segmen DNA dalam kromosom ini disebut dengan gen. Jadi gen adalah sesuatu yang mempengaruhi kenampakan sebuah karakter.

b.    Konsep mengenai Kromosom selalu berpasangan,

Kromosom pasangannya disebut dengan kromosom homolog. oleh karena itu keberadaan gen yang mempengaruhi karakter yang sama dapat dijumpai pada di kromosom homolognya. Hanya saja pengaruhnya bisa sama ataupun berbeda. Sebagai contoh Anda tentunya mengetahui bahwa sifat warna pada karakter iris bermacam-macam. ada yang warna biru ada juga yang warna hitam. topik pembicaraannya hanya sebatas pada iris saja sedangkan sifatnya adalah merah dan hitam. Jadi di sini saya menggunakan sebuah karakter saja yaitu iris dengan sifatnya yaitu warna iris. Iris bisa bermacam-macam karena di bawah pengaruh dari alel yang memiliki pengaruh yang berbeda terhadap iris.

Hukum ini dikenal dengan hukum segregasi tentang hukum pemisahan alel. Hukum Mendel I  mengatakan bahwa proses pembentukan gamet yang membawa karakter  dan sifat berpisah secara bebas. Dalam bahasa inggris Hukum Mendel I dikenal dengan istilah the law of segregation. Bagi yang mengikuti anime/manga jepang Naruto tentunya Anda akan mengenal istilah iris mata sharingan pada klan uchiha. Misalkan Gen pembawa kode genetis iris sharingan ini bersifat dominan dibandingkan dengan iris normal dan diberi kode ‘S’ (baca: es kapital) dan iris normal diberi kode `s`. Jadi susunan alel iris pada klan uchiha bisa SS, Ss, atau ss.

Pada hukum Mendel I, jika seorang klan uchiha yang bergenotip Ss maka alel Ss tersebut akan memisah secara bebas pada proses meiosis I menjadi dua sel gamet yang masing-masing akan membawa gen sharingan (S) dan gen normal (s). Jadi hukum mendel I didasari pada karakter pembelahan pada meiosis I.

Hukum Mendel II yaitu hukum penyusunan alel dari gamet, terjadi secara bebas. Artinya pada proses perkawinan, setiap gametnya akan berpasangan kembali dengan alelnya yang berasal dari kedua induknya terjadi secara bebas untuk menyusun alel yang baru untuk keturunan berikutnya.

Untuk memecahkan kemungkinan anak-anak mereka kita akan menggunakan hukum mendel II. Tapi sebelumnya kita harus tahu dulu bagaimana susunan alel sasuke dan sakura. Untuk genotip alel sakura dapat dipastikan ss karena dia bermata normal yang bersifat resesif (:baca dulu penjelasan Hukum Mendel I di atas) dan gametnya cuma ada 1 macam yaitu s.

Permisalan pertama: Jika susunan alel Sharingan sasuke adalah heterozigot Ss maka setelah meiosis akan ada 2 macam gamet pada sel kelamin jantan pada testis sasuke yaitu sel gamet jantan yang membawa gen S (tipe iris Sharingan) dan sel gamet jantan yang membawa gen s (tipe iris normal).

Dengan menggunakan hukum Mendel II yang mengatakan bahwa sel-sel kelamin akan membentuk gamet dengan pasangan gametnya terjadi secara bebas, kita bisa memprediksi persentase kemungkinan anak-anaknya memiliki iris jenis yang mana? kemungkinan iris anak-anaknya dalam setiap kelahiran adalah 1:1. Hal ini disebabkan karena bisa gen S sasuke yang akan bertemu dengan s sakura, atau gen s sasuke yang akan bertemu dengan s sakura. Jika yang gen S sasuke bertemu dengan s sakura mata alel anaknya adalah Ss maka tipe irisnya adalah Sharingan. Akan tetapi jika gen s sasuke yang bertemu dengan s sakura maka anak mereka adalah normal.

Permisalan kedua: Jika susunan alel Sharingan sasuke adalah homozigot maka setelah meiosis hanya akan ada 1 macam gamet pada sel kelamin jantan pada testis sasuke yaitu sel gamet jantan yang membawa gen S (tipe iris Sharingan).

Kembali kita menerapkan hukum Mendel II yang mengatakan bahwa sel-sel kelamin akan membentuk gamet dengan pasangan gametnya terjadi secara bebas, kita bisa memprediksi persentase kemungkinan anak-anaknya memiliki iris jenis yang mana? kemungkinan iris anak-anaknya dalam setiap kelahiran adalah 100% bertipe iris Sharingan. Hal ini disebabkan karena gen S sasuke pasti akan bertemu dengan s sakura. Jadi tipe susunan allel anak mereka pasti Ss. karena S bersifat dominan daripada s maka sifat S akan muncul dalam fenotip. Jadi anak mereka pada kasus kedua ini semuanya pasti mata dengan tipe iris Sharingan.

Selain konsep-konsep di atas Anda harus menguasai dengan baik istilah berikut ini:

1.    Alel –> pasangan gen pada kromosom homolog yang memberikan sifat yang berbeda atau sama pada suatu karakter.

2.    Gamet –> sel kelamin

3.    Genotip –> gen yang mempengaruhi karakter

4.    Fenotip –> hasil ekspresi gen yang dapat ditangkap dengan panca indera manusia. atau dengan kata lain adalah kenampakan morfologi yang dapat diamati.

5.    Parental –> induk yang akan dikawinkan atau disilangkan atau hibridisasi.

6.    Filial –> hasil dari proses perkawinan/persilangan/hibridisasi.

·      F1 = keturunan I

·      F2 =Keturunan II

·      Fn = keturunan ke-n

7.    Sifat dominan –> sifat alel yang pengaruhnya sangat kuat pada sebuah karakter

8.    Sifat resesif –> sifat alel yang pengaruhnya dikalahkan oleh sifat dominan

9.    Homozigot –> alel dengan sifat yang sama

10.     Heterozigot –> alel dengan sifat yang berbeda

Setelah Anda pahami dengan baik konsep dan istilah di atas mari kita pelajari mengenai persilangan monohidbrid. Untuk itu sebaiknya kita pelajari apa yang telah dilakukan oleh bapak Genetika kita yaitu Gregor Mendel. GM adalah seorang biarawan yang melakukan penelitian disebuah kebun. Penelitian yang dilakukannya adalah persilangan pada tanaman Pisum sativum (kacang kapri). Dari penelitiannya itu disilangan antara tanaman yang memiliki :

a.    Biji (bulat dan keriput),

b.    Warna kulit biji (kuning dan hijau)

c.    Warna bunga (ungu dan putih)

d.   Tinggi tanaman ( tinggi dan pendek) 

Pada persilangan pertama dihasilkan semua karakter anakan (F1) 100% bulat, kuning, ungu dan tinggi. Bisa disimpulkan sifat-sifat tersebut mendominasi dibandingkan sifat lainnya. Akan tetapi pada keturunan kedua diperoleh hasil yang berbeda untuk setiap karakternya menghasilkan perbandingan dominan : resesif adalah 3:1

Hal ini berarti dalam keturunan pertama (F1) pada kromosomnya membawa 2 sifat yang berbeda pada masing-masing alel-nya. Artinya Individu induknya (parental) masing-masing hanya terdiri dari alel yang membawa sifat yang sama. Jantan membawa sifat dominan dan individu betina membawa sifat karakter resesif ataupun sebaliknya. Jadi ketika sesama F1 dikawinkan akan memunculkan karakter yang bersifat resesif. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

Perhatikan di gambar 2 untuk bagian generasi parental. Pada gambar tersebut terlihat dua individu yang disilangkan, masing-masing bersifat homozigot. Satu tanaman homozigot resesif (tt) sedangkan tanaman yang lain homozigot dominan (TT).

Sebagai akibatnya setiap individu akan mengalami meiosis dan akan menghasilkan 1 macam gamet. Homozigot dominan akan menghasilkan gamet tinggi dominan (T), sedangkan individu yang lain akan menghasilkan gamet pendek resesif (t). dan ketika terjadi persilangan gamet jantan dan gamet betina akan bertemu dan menghasilkan individu dengan gamet Tt. Artinya individu baru ini akan memiliki kenampakan tanaan tinggi.  Contoh ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengenai genotip dan fenotip . sifat tinggi adalah fenotip,sedangkan  Tt adalah genotip.

Pada persilangan berikutnya saya akan menjelasan mengenai hukum Mendel I. perhatikan persilangan ke-2. Pada persilangan kedua dilakukan persilangan antara F1 dengan F1 yang lain. Artinya tanaman tinggi dengan genotip Tt disilangkan dengan tanaman tinggi yang bergenotipTt juga. Kembali kita ingat Hukum Mendel I yaitu bahwa alel akan berpisah secara bebas. Artinya Alel pada setiap individu yang akan disilangkan dengan komposisi Tt (membawa sifat tinggi dan rendah) akan memisah pada waktu proses meiosis menjadi T dan t.

Kemudian setelah terbentuk gamet (hukum Mendel I) kita akan melanjutkan ke hukum Mendel II yaitu hukum penyusunan alel terjadi secara bebas. T dan t dari individu jantan akan bertemu dengan T dan t dari individu betina. proses penyusunan alelnya terjadi secara bebas.

Jadi pada akhir pembuahan bisa dihasilkan individu dengan karakter genotip TT, Tt dan tt. Hanya saja nilai kemungkinannya atau persentasenya saja yang berbeda. Untuk spesies yang menghasilkan keturunan yang banyak dalam sekali perkawinan maka digunakan persentase sedangkan jika spesiesnya manusia yang umumnya menghasilkan sati individu dalam setiap perkawinannya maka digunakan istilah kemungkinan.

Pada contoh gambar diatas maka kemungkinan yang terjadi dari hasil perkawinan untuk genotip TT adalah 1 diantara 4, Tt adalah 2 diantara 4, tt 1 diantara 4. darihasil perkawinan dihasilkan persentase :

a.    Genotip TT adalah 1/4 x 100% = 25% (tanaman tinggi homozigot)

b.    Genotip Tt adalah 2/4 x 100% = 50% (tanaman tinggi heterozigot)

c.    Genotip tt adalah 1/4 x 100% = 25% (tanaman rendah)

Sedangkan fenotipnya adalah TT dan TT akan menghasilkan tanaman tinggi dan tt akan menghasikan tanaman pendek. Dari penjelasan di atas dapat diketahui bahwa tanaman tinggi memiliki dua genotip yaitu dalam bentuk homozigot dominan dan dalam bentuk heterozigot sedangkan tanaman pendek hanya ada dalam 1 bentuk homozigot resesif. Jadi perbandiingan fenotipnya adalah 3 tanaman tinggi dan 1 tanaman pendek. atau dapat disajikan tanaman tinggi : tanaman pendek = 3:1

a.    Macam-Macam Gamet pada Persilangan Dihibrid

Macam-macam gamet pada persilangan dihibrid dapat ditentukan dengan menggunakan Bracket system.

Contoh cara menentukan gamet pada persilangan

1.    Genotip BbKk, maka       

Macam gamet yang terbentu pada genotip dengan 2 sifat beda adalah 4 macam yaitu: BK, Bk, bK, bk

2.    Genotip HHLl (berambut hitam-lurus), maka

Macam gamet yang terbentuk pada genotip dengan 2 sifat beda  (HHLl) adalah 2 macam (HL dan Hl) namun jumlah gamet adalah tetap 4 (2²)yaitu: HL, Hl, HL, Hl

Genotip Trihibrid: TtMmBb

Macam gamet yang diperoleh untuk genotip TtMmBB  berjumlah 8 yaitu: TMB, TMb, TmB, Tmb, tMB, tMb, tmB, dan tmb

Menentukan Jumlah Gamet

Jumlah gamet yang dihasilkan pada suatu genotip dapat ditentukan dengan rumus 2ⁿ, n: jumlah sifat beda

Contoh:

1.    Jumlah  gamet dari genotip BbKk (biji bentuk bulat – biji warna Kuning), memiliki 2 sifat beda/dihibrid, jadi n=2 --> 2ⁿ = 2² = 4, yaitu: BK, Bk, bK, dan bk.

2.    Jumlah gamet dari genotip LLHh (rambut lurus  –warna hitam), memiliki 2 sifat beda/dihibrid, jadi n= 2  -->  2ⁿ = 2² = 4, yaitu: LH, Lh, LH, dan Lh meskipun macam gametnya hanya 2 yaitu LH dan Lh

3.    Jumlah  gamet dari genotip BbKkTt (berbiji bulat- warna kuning-batang tinggi), memiliki 3 sifat beda/trihibrid, jadi n=3 --> 2ⁿ = 2³ = 8 yaitu: BKT, BKt, BkT, Bkt, bKT, bKt, bkT, dan bkt

b.   Proses dan Hasil Persilangan Dihibrid

Saat Mendel melakukan persilangan antara tanaman ercis berbiji bulat warna kuning (BBKK) dengan tanaman ercis berbiji kerut warna hijau (bbkk), ternyata semua keturunannya (F1) adalah tanaman ercis berbiji bulat warna kuning (BbKk). Ketika Mendel melanjutkan percobaanya dengan menyilangkan tanaman F1 dengan sesamanya diperoleh perbandingan fenotip sebagai berikut: 9/16 bulat kuning : 3/16 bulat hijau : 3/16 kerut kuning : 1/16 kerut hijau.    

Dari hasil Persilangan sesama F1 (bulat kuning heterozigotik/BbKk) pada tanaman ercis  F2 diperoleh 16 variasi genotip. Perbandingan Fenotip:9  bulat kuning : 3 bulat hijau : 3 kerut kuning : 1 kerut hijau

Persilangan yang dilakukan oleh Mendel antara tanaman ercis berbiji bulat warna kuning (BBKK) dengan tanaman ercis berbiji kerut warna hijau (bbkk) menghasilkan tanaman ercis berbiji bulat kuning (BbKk). Ketika Mendel melanjutkan percobaannya dengan menyilangkan sesama tanaman F1 (BbKk) ternyata dihasilkan perbandingan 16 variasi genotip dan 4 variasi fenotip F2 sebagai berikut:

9 tanaman ercis berbiji bulat warna kuning :3 ercis berbiji bulat warna hijau : 3 ercis berbiji kerut warna kuning : 1 ercis berbiji kerut warna hijau.

1.    Persilangan dihibrid

Persilangan dihibrid yaitu persilangan dengan dua sifat beda sangat berhubungan dengan hukum Mendel II yang berbunyi “independent assortment of genes”. Atau pengelompokan gen secara bebas.

Hukum ini berlaku ketika pembentukan gamet, dimana gen sealel secara bebas pergi ke masing-masing kutub ketika meiosis. Hukum Mendel II disebut juga hukum asortasi.

Mendel menggunakan kacang ercis untuk dihibrid, yang pada bijinya terdapat dua sifat beda, yaitu soal bentuk dan warna biji. B untuk biji bulat, b untuk biji kisut, K untuk warna kuning dan k untuk warna hijau.

Jika tanaman ercis biji bulat kuning homozygote (BBKK) disilangkan dengan biji kisut hijau (bbkk), maka semua tanaman F1 berbiji bulat kuning. Apabila tanaman F1 ini dibiarkan menyerbuk kembali, maka tanaman ini akan membentuk empat macam gamet baik jantan ataupun betina masing-masing dengan kombinasi BK, Bk,Bk, bk. Akibatnya turunan F2 dihasilkan 16 kombinasi.yang terdiri dari empat macam fenotip, yaitu 9/16 bulat kuning, 3/16 bulat hijau, 3/16 kisut kuning dan 1/16 kisut hijau. Dua diantara fenotip itu serupa dengan induknya semula dan dua lainnya merupakan fariasi baru.

Perbandingan fenotip yang di hasilkan dari perkawinan dihibrid dominasi penuh adalah 9:3:3:1

Epistasis domian-resesif                                                        

Epistasis dominan-resesif terjadi apabila gen dominan dari pasangan gen I epistatis terhadap pasangan gen II yang bukan alelnya, sementara gen resesif dari pasangan gen II ini juga epistatis terhadap pasangan gen I. Epistasis ini menghasilkan nisbah fenotipe 13 : 3 pada generasi F₂.

Contoh peristiwa epistasis dominan-resesif dapat dilihat pada pewarisan warna bulu ayam ras. Dalam hal ini terdapat pasangan gen I, yang menghalangi pigmentasi, dan alelnya, i, yang tidak menghalangi pigmentasi. Selain itu, terdapat gen C, yang menimbulkan pigmentasi, dan alelnya, c, yang tidak menimbulkan pigmentasi. Gen I dominan terhadap C dan c, sedangkan gen c dominan terhadap I dan i.

P : IICC x iicc

putih putih

F₁ : IiCc

putih

F₂ : 9 I-C- putih

3 I-cc putih putih : berwarna = 13 : 3

3 iiC- berwarna

1 iicc putih

c.    Asam Deoksiribonukleat (ADN)

1.    Pengertian AND

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus). Asam deoksiribonuleat atau disinggkat ADN merupakan persenyawaan kimia yang paling penting bagi mahluk hidup dalam membawa keterangan genetic dari sel kuhusnya atau dari mahluk hidup pada umumnya dari datu generasi ke genarasi berikutnya. ADN sangat menarik perhatian para biologiwan modern dalam abad ini, seperti halnya ahli kimai serta fisika tertarik pada atom.

2.    Sejarah AND

Molekul ADN pertama-tama diisolir oleh F.Micher (1969) dari sel spermatozoa dan dari nucleus sel-sel darah merah burung. Akan tetapi ia tidak dapat mengenal sifat kimianya yang pasti dan menamakan sebagai nuclei. Fischer (1880) mengenal dua macam zat-zat Pirimidin dan Purin dalam asam nukleat. Kosel (1910) menemukan 2 Pirimidin yairy Sitosin dan Timin 2 Purin Adenin dan Guanin di dalam asam nukleat itu. Levine (1910) seorang ahli biokimia kelahiran Rusiamenegnal 5 gula Deoksiribose dan Asam fosfat. Robert Feulgen (1914) menunjukkan Tes warna AND yang dikenal dengan reaksi Feulgen. Avery,Macleod dan McCarthy (1944) menemukan AND mempunyai hubungan langsung dengan keturunan. Chargaff (1947) studi kimiawi AND terdiri dari bagian basa Purin dan Pirimidin yg sama. Wilkins et all (1950)àbasa purin & pirimidin dlm ADN terletak dgn jarak 3,4 Å. Watson&Crick (1953) menemukan model “doubel helix” dalam rantai asam deoksiribonukleat. Kornberg (1967) membuat molekul ADN dari 6000 nukleotida dalam ADN.

3.    Letaknya

ADN Terdapat pada makhluk hidup kecuali beberapa virus .di dalam sel bagian terbesar dari ADN terdapat dalam nucleus terutama di dalam kromosom. Molekul ADN juga ditemukan dalam mitokondria,plastida, dan sentriol.

4.    Morfologi

Molekul ADN dari sel-sel dengan nucleus sejati mempunyai bentuk sbagi benang lurus dan tak bercabang, sedangkan pada sel-sel tanpa nucleus sejati, mitokondria dan plastida molekul ADN berbentuk lingkaran. Pada mitokondria, molekul ADN mempunyai ukuran 5 u pada virus lebih panjang, sedangkan molekul ADN tunggal pada sel bakteri berukuran 1,4 mm.

5.    Susunan Kimia Dari AND

ADN merupakan susunan kimia makromulekular yang komplek yang terdiri dari 3 macam molekul yaitu:

a.    Gula Pentosa, Yang dikenal sebagai deoksiribosa

b.    Asam posfat

c.    Basa Nitrogen yang dibedakan atas 2 tipe dasar yaitu:

o   Pirimidin terdiri dari Sitosin dan Timin

o   Purin terdiri dari Adenin dan Guanin

Pirimidin ( Sitosin dan Timin) dan Purin ( Adenin dan Guanin) membentuk rangkaian kimia dengan deoksiribosa.

6.    Perbandingan basa nitrogen dalam AND

Chargaff menemukan bahwa pengandungan ADN dari nucleus timus anak sapi terdiri dari 4 basa dengan perbandingan 28% adenine, 24% guanine, 20% sitosin, dan 28% timin. Sampel ADN yang di dapatkannya dari berbagai macam organisme hidup memperlihatkan pengandungan basa yang berlainan. Namun hukum ekuivalen chargaff yang dikemukakan dalam tahun 1950 menyatakan bahwa :

a.    Jumlah purin adalah sama dengan jumlah piramidin (A+G=T+S)

b.    Banyaknya adenine sama dengan banyaknya sitosin (G=S)
Perbedaan antara rasio AT/GS dari mikroorganisme dan makhluk tingkat tinggi itu memberi petunjuk bahwa ada perbedaaan informasi genetic yang dibawa oleh molekul herediter itu. Petunjuk tadi tentu mempunyai arti sangat penting untuk keperluan filogeni,evolusi,dan taksonomi.

7.    Konstruksi Model Molekul AND

Orang yang pertama-tama mengemukakan gagasan tentang struktur 3 dimensional dari ADN adalah W.T.Astbury tahun 1940 berdasarkan hasil studi kristalografi sinar x dari molekul ADN. Ia mengambil kesimpulan bahwa karena ADN itu sangat padat, maka polinukleotida yang menyusunnya berupa timbunan nukleotida pipih, yang masing-masing teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang dan tiap-tiap nukleotida itu mempunyai jarak 3,4 amstrong (A).

Berdasarkan foto yang diambil oleh Franklin, Watson & Crick dlm bln April 1953 mengambil keputusan bahwa:

1)   Deretan Polinukleotida ADN mempunyai bentuk sbg spiral teratur
Spiral itu mempunyai diameter kira-kira 20Å & lebar spiral tetap

2)   Spiral itu membuat satu putaran lengkap setiap 34Å & jarak internukleotida

3)   4Å, maka tiap putaran lengkap terdiri dari 10 nukleotida

4)   Mengingat bahwa molekul ADN sangat padat, maka spiral ADN tentu duplex, yang mengandung 2 deretan polinukleotida

8.    Model struktur ADN

Menurut Watson dan crick molekul ADN itu berbentuk sebagai dua pita spiral yang saling berpilin (double helix). Dibagian luar terdapat deretan gula-fosfat (yang berbentuk tulang punggung dari double helix). Dibagian dalam dari double helix terdapat basa purin dan pirimidin. Dua polinukleotida yang berhadapan dihubungkan oleh atom hydrogen, yaitu antara pasangan purin dan pirimidin tertentu. Adenine hanya dapat berpasangan dengan timin yang hanya dihubungkan oleh dua atom H sedangkan guanine hanya dapat berpasangan dengan sitosin yang dihubungkan oleh tiga atom H. jadi dua deretan nukleotida dalam satu deret mendikte urutan nukleotida dari deret pasangannya.

9.    Denaturasi dan Renaturasi AND

Dua buah pita polinukleotida yang berbentuk double helix dalam molekul ADN itu dihubungkan oleh atom H yang sangat lunak. Jika suatu larutan yang mengandung ADN dipanaskan atau dibubuhi alkali yang kuat, maka hubungan hydrogen itu menjadi labil dan putus. Dua pita spiral dari molekul ADN itu membuka. Proses ini dinamakan Denaturasi ADN. Jika larutan tersebut kemudian di dinginkan kembali atau dinetralisir secara perlahan-lahan, maka terbentuklah pasangan-pasangan itu kembali. Peristiwa ini disebut Renaturasi ADN.

10.    Replikasi AND

Sebagai pembawa genetic ADN memiliki dua fungsi yang amat penting ialah :

a.    Fungsi Heterokatalis, yaitu karena ADN langsung dapat mensintesa molekul kimiawi lainnya

b.    Fungsi Autokatalitis, yaitu karena ADN dapat mensintesa dirinya sendiri

Berdasarkan pengamatan diduga ada 3 kemungkinan cara replikasi molekul ADN, yaitu :

1.    Semikonserpatip yaitu : dua pita spiral dari double helix memisahkan diri. tiap pita tunggal dari double helix parental ini berlaku sebagai pencetak (model) untuk membentuk pasangan yang baru,

2.    Konserpatip yaitu : double helix parental tetap utuh, tetapi keseluruhannya dapat mencetak double helix baru.

3.    Dispersip yaitu : kedua buah pita dari double helix terputus-putus .segmen-segmen ADN parental dan segmen-segmen ADN yang dibentuk baru saling bersambungan dan menghasilkan dua double helix baru.

d.   Asam Ribonukleat (ARN)

Disamping ADN, kebanyakan sel-sel berinti tidak sejati (prokariotik) maupun berinti sejati (eukariotik) memiliki asam nukleat lain yang sangat penting pula, yang dinamakan asam ribonukleat (ARN).

1.    Pengertian

Asam ribonukleat merupakan senyawa bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotip yang diwujudkan dalam bentuk protein.

2.    Struktur RNA

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida. Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

3.    Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru. Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.

Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori ‘dunia RNA, yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Pembagian Asam deoksiribonukleat yaitu sebagai berikut :

a.    ARN Genetik

ARN Genetik merupakan suatu polimer asam nukleotida yang yang memebawa molekul genetik. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud pita tunggal atau pita dobel tetapi tidak terpilin seperti molekul ADN.
Beberapa virus tumbuhan (misalnya virus mozaik tembakau, virus mozaik kuning turnip, virus tumor lika dsb), virus hewan (misalnya virus influenza, virus kaki dan mulut, virus poliomyelitis, dsb) dan bakteriophag mempunyai ARN sebagai bahan genetik. Seperti halnya ADN, ARN adalah suatu polimer asam nukleotida dari empat ribonukleotida. Tiap ribonukleotida terdiri dari gula pentosa (D-ribosa), molekul gugusan fosfat dan sebuah basa nitrogen. Ke empat ribonukleotida itu juga terdapat bebas di dalam nukleoplasma tetapi dalam bentuk tripospat dari ribonukleotida seperti adenosin trifosfat (ATP), guanosin tripospatn (GTP), sitidin tripospat (STP) dan uridin tripospat (UTP).

Struktur molekul ARN dapat berbentuk pita tunggal atu pita duoble, tetapi tidak berpilin sebagai spiral seperti molekul ADN. ARN bentuk pita tunggal terdapat sebagai bahan genetik pada virus tumbyuhan (seperti TMV, virus mozaik tembakau), virus hewan (seperti virus influenza, virus kaki dan mulut, virus rous sarcoma, virus poliomyelitis) dan bakteriophage. ARN genetik dari virus mengadakan replikasi sendiri, artinya ARN ini menghasilkan sendiri replikannya (hasil replikasi). Berhubung dengan itu dinamakan sintesa ARN bergantung-ARN.

b.   ARN Non-Genetik

Berdasarkan tempat terdapatnya serta fungsi dapat dibedakan atas 3 macam ARN, yaitu:

1.    ARN duta (ARNd).

ARNd berbentuk pita tunggal, terdapat di dalam nukleus dan dicetak oleh ADN dalam prose transktripsi.

2.    ARN pemindah (ARNp)

Menurut R. Holley, molekul ARNp dibuat juga di dalam nukleus, sebelum menempatkan diri di dalam sitoplasma. Beberapa sifat molekul ARNp yaitu:

a.    Semua molekul ARNp mengandung urutan terminal yang sama dari basa 5’-SSA-3’ pada akhir 3’ dari deretan polinukleotida.

b.   Semua ARNp mempunyai bagian menukik yang merupakan bulatan, yang disebut lengan T dimana terdapat 7 basa tak berpasangan termasuk psudouridin.

c.    Semua molekul ARNp mempunyai lengan DHU (dihidrouridin) yang mengandung 8-12 basa tak berpasangan.

d.   Ada bagian yanh mengandung 3 basa, yang ada pada ARNp tetentu berbeda susunannya daripada di ARNp lainnya.

e.    Beberapa ARNp yang berupa pita panjang dapat mempunyai lengan tambahan pendek.

3.    ARN Ribosom atau disingkat ARNr (”ribosomal RNA”)

ARNr terutama terdapat di dalam ribosom, meskipun dibuat di dalam nukleus. Molekulnya berupa pita tunggal, tak bercabang dan fleksibel. Ada yang bercabang dan fleksibel. Ada bagian dimana basa-basa komplementer membentuk pasangan-pasangan. Fungsi molekul ARNr sampai sekarang masih sedikit diketahui, tetapi diduga mempunyai peranan penting pada sintesa protein.

e.    Kode Genetik

Sebuah pita molekul ADN terdiri dari tiga persenyawaan kimia, yairu asam pospat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sarabai dan kawan-kawan (1964) membuktikan bahwa urutan basa nitrogen dari suatu segmen molakul ADN itu identik dengan urutan linear dari asam-asam amino di dalam molekul protein. Empat basa ADN itu (A, T, S, dan G) dapat dianggap sebagai alfabhet dalam molekul ADN.

Para biologiwan molekular mengambil kesimpulan bahwa informasi genetik yang terdapat dalam molekul ADN itu harus berupa bahasa istimewa yang berbentuk kata-kata kode dengan menggunakan empat alfabet ADN itu. Setiap pesan genetik yang dinyatakan dalam bentuk kode umumnya dinamakan kriptogram.

Kode genetik yang paling sederhana adalah kode singlet, dimana sebuah nukleotida memberi kode untuk sebuah asam amino. Mengingat adanya 20 macam asam amino, maka baru 4 macam asam amino saja yang dapat diberi kode berarti bahwa 16 macam asam amino belum dapat duberi kode.
Kode dublet (yaitu suatu kode yang terdiri dari dua huruf) juga belum cukup, karena baru dapat memperinci 4 x 4 = 16 macam asam amino saja, sehingga masih ada 4 macam asam amino yang belum dapat diberi kode
Kode triplet (suatu kode yang terdiri dari tiga huruf) akan menghasilkan 4 x 4 x 4 = 64 kodon, sehingga dapat memperinci 64 asam amino. Begitu pula waktu ia menerapkan tambahan sebuah tambahan atau dua buah begitu pula waktu ia menerapkan tambahan sebuah atau dua buah nukleoitida pada kode triplet. Berdasarkan hasil eksperimen ini di ambil kesimpulan, bahwa kode genetik haruslah dalam bentuk kode triplet. Beberapa sifat dari kode triplet ialah:

1.    Kode genetik ini memiliki banyak sinonim, sehingga hampir semua asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon.

2.    Tidak ada tumpang tindih, artinya tiada satu basa tunggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pe,bentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 kodon itu semua bebrbeda-beda nukleotidanya.

3.    Kode genetik dapat mempunyai dua arti, yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam ammino.

4.    Kode genetik tidak mempunyai tanda untuk menarik perhatian, artinya tiada sebuah kodon pun yang dapat di beri tanbahan tanda bacaan.

5.    Kodon AUG disebut juga kodon permulaan karena kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida.

6.    Beberapa kodon dinamakan kodon non-sens (tak berarti) karena kodon-kodon ini tidak merupakan kode untuk salah satu asam amino pun misalnya UAA, UAG, UGA

7.    Kode genetik itu ternyata universal, karena kode yang sama berlaku untuk semua macam makhluk hidup.