-->

Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat

Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat - Molekul yang berperan dalam pewarisan sifat adalah asam nukleat, yaitu DNA dan RNA. DNA adalah substansi yang menentukan sifat individu. DNA terdapat di dalam gen yang terletak di dalam kromosom. Kromosom sendiri ada di dalam nukleus sel.

Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat

Daftar Isi

  1. Materi Genetik
  2. Struktur DNA dan RNA
  3. Peranan Materi Genetik dalam Penentuan Sifat


Pengendali faktor keturunan pada makhluk hidup terdapat di dalam gen pada  kromosom. Kromosom adalah struktur padat yang terdiri atas dua komponen molekul yaitu protein dan asam nukleat. Asam nukleat terdiri dari dua macam yaitu DNA dan RNA.  

DNA (deoxyribonucleic acid) adalah substansi pembawa informasi genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya. DNA memiliki sifat antara lain:

  1. berupa makromolekul asam nukleat
  2. bersifat kekal karena dapat bereplikasi (mengganda) sehingga dapat diperbanyak dan diwariskan kepada keturunannya
  3. dapat menjadi cetak kode-kode genetik untuk selanjutnya diterjemahkan menjadi asam-asam amino penyusun protein
  4. memiliki pola-pola urutan nukleotida yang berbeda-beda pada setiap orang kecuali kembar identik. 

Adapun RNA (ribonucleic acid) merupakan makromoleul polinukleotida yang berbentuk rantai tuggal. RNA memiliki rantai polimer lebih pendek daripada DNA karena dibentuk melalui transkripsi frgamen-fragmen DNA. Keberadaan RNA di dalam sel tidak tetap karena RNA mudah terurai dan harus diproduksi kembali.  

Materi Genetik

Materi genetik memegang peranan penting dalam proses pewarisan sifat. Warna kulit, bentuk rambut, bentuk hidung, atau bahkan jenis penyakit yang kamu miliki tidak serta-merta hadir di dalam tubuh kamu. Setiap sifat dan karakteristik yang ada pada setiap orang adalah warisan dari orang tua yang diwariskan melalui materi genetik. Ayah akan mewariskan materi genetiknya melalui sel sperma sedangkan ibu akan mewariskan materi genetik melalui sel ovum. Materi genetik dari ayah dan ibu akan bergabung dalam proses fertilisasi. Oleh karena adanya penggabungan materi genetik inilah pada dirimu muncul karakteristik yang mirip dengan ayah dan karakteristik yang mirip dengan ibu. 

Apa sebenarnya materi genetik yang dimaksud? Molekul yang berperan sebagai materi genetik adalah asam nukleat, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid). Pada suatu untai DNA terdapat unit instruksi atau perintah yang mempengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik setiap makhluk hidup yang disebut gen. Jadi, keseluruhan informasi genetik yang menentukan karakteristik makhluk hidup juga disimpan dalam DNA.

Gambaran Untaian Molekul DNA pada Suatu Sel
Gambaran Untaian Molekul DNA pada Suatu Sel

DNA terletak di dalam inti sel. DNA merupakan untaian yang sangat panjang. Agar DNA dapat tersusun didalam inti sel yang kecil, untaian DNA ini melilit pada protein yang disebut protein histon. Lilitan DNA dengan protein histon membentuk benang-benang kromatin. Pada saat sel akan membelah, benang-benang kromatin ini akan memadat sehingga membentuk kromosom. Oleh karena itu, kita dapat melihat struktur kromosom pada saat sel akan membelah. Sebagai contoh kamu dapat melihat kromosom dengan jelas pada sel akar bawang merah pada Gambar berikut.

Kromosom dapat Terlihat pada Sel-sel Akar Bawang yang Mengalami Pembelahan
Kromosom dapat Terlihat pada Sel-sel Akar Bawang yang Mengalami Pembelahan

Struktur DNA dan RNA

Penemuan struktur DNA tak lepas dari penelitian dari Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin yang menggunakan teknik kristalografi (difraksi) sinar-X untuk mempelajari struktur DNA pada tahun 1950 hingga 1953.

Rosalind Franklin
(a) Rosalind Franklin, (b) Foto DNA dari hasil Difraksi Sinar -X.

Berdasarkan penelitian Rosalind Franklin, pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson mengemukakan bahwa DNA memiliki struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks atau bentuk ulir. 

Struktur Molekul DNA
Struktur Molekul DNA (a) Struktur Heliks, (b) Struktur Kimia Parsial DNA

Asam nukleat baik DNA maupun RNA terdiri dari subunit nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula dan basa nitrogen. Pada DNA gulanya berupa gula deoksiribosa, sedangkan pada RNA gulanya adalah gula ribosa. Nukleotida ini dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil disebut nukleosida. Satu unit nukleosida tersusun atas gula dan basa nitrogen (tanpa gugus fosfat). Ada empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A) yang selalu berpasangan dengan timin (T), serta guanin (G) yang selalu berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin dikelompokkan dalam basa purin, sedangkan timin dan sitosin dikelompokkan dalam basa pirimidin. 

Pada RNA tidak terdapat basa nitrogen timin (T), basa nitrogen timin ini pada RNA digantikan oleh basa nitrogen urasil (U). Tahukah kamu? Struktur DNA yang heliks terbentuk karena adanya beberapa jenis ikatan kimia. Antara untai DNA diikat oleh ikatan hidrogen. Antara basa nitrogen dan gula diikat oleh ikatan glikosida, sedangkan antar nukleotida dihubungkan dengan ikatan fosfodiester. Coba kamu cari tahu bagaimana terbentuknya ikatan-ikatan yang berbeda tersebut! Kamu tentu telah mengetahui bahwa struktur DNA adalah heliks ganda, bagaimana dengan struktur RNA? Tahukah kamu bahwa RNA hanya terdiri atas satu untai saja, sehingga struktur RNA tidak membentuk helix ganda.

Struktur Untai Tunggal Molekul RNA
 (a) Struktur Untai Tunggal Molekul RNA, (b) Struktur Kimia RNA

Peranan Materi Genetik dalam Penentuan Sifat

Coba kamu amati kuping orang tua kamu, apakah memliki cuping terpisah atau melekat? Agar kamu dapat memahami bagaimana sebenarnya bentuk jenis cuping telinga melekat dan jenis cuping telinga yang terpisah perhatikan Gambar berikut.

Tipe Perlekatan Cuping Telinga
Tipe Perlekatan Cuping Telinga (a) Terpisah (Memiliki Gen GG atau Gg), (b) Melekat (Memiliki Gen gg). 

Ketika ada karakteristik jenis cuping terpisah maka hampir semua anaknya memiliki jenis cuping yang terpisah sedangkan yang memiliki sifat cuping melekat hanya sedikit. Dalam pewarisan sifat dikenal istilah sifat dominan dan sifat resesif. Sebagai contoh, karakter jenis cuping yang terpisah dapat dikatakan mampu menutupi atau mengalahkan karakteristik jenis cuping telinga melekat. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut sifat dominan. Karakteristik yang kalah (dalam fenomena ini karakter cuping melekat) disebut sifat resesif. Gen dominan ditulis dengan huruf kapital, sedangkan gen resesif ditulis dengan huruf biasa (kecil). Tahukah kamu bahwa karakter cuping yang terpisah dikode oleh gen G (dominan) sedangkan karakter cuping yang melekat dikode oleh gen g (resesif). Variasi atau bentuk alternatif dari gen-gen (pada hal ini yaitu gen G dan gen g) disebut alel. 

Kamu tentunya dapat melihat secara langsung oleh mata karakterkarakter yang ada pada tubuhmu atau temanmu yang merupakan perwujudan dari gen bukan? Sifat-sifat atau karakter yang terlihat oleh mata seperti bentuk rambut, warna kulit, dan jenis cuping telinga disebut fenotip. Fenotip merupakan perwujudan “ekspresi” dari gen. Sedangkan, susunan informasi genetik (gen) dari suatu individu yang mengkode karakter-karakter fisik disebut genotip

Tentu kamu tahu bahwa manusia berdasarkan jenis kelaminnya dibedakan menjadi jenis kelamin laki-laki dan perempuan. Susunan kromosom pada sel penyusun tubuh berbeda dengan susunan kromosom pada sel kelamin (sel telur atau ovum dan sel sperma). Kromosom pada sel tubuh susunannya berpasangan. Keadaaan kromosom yang berpasangan disebut dengan diploid (di = dua), sedangkan susunan kromosom pada sel kelamin tidak berpasangan dan disebut dalam keadaan haploid. Keadaan diploid ditulis dengan simbol 2n dan keadaan haploid ditulis dengan simbol n. Sehingga kromosom sel kelamin jumlahnya setengah dari kromosom sel tubuh. 

Jumlah kromosom sel tubuh sebanyak 23 pasang. Karena dalam keadaan diploid atau 2n, jumlah total kromosomnya 23 x 2 = 46 buah kromosom. Kromosom nomor 1 sampai nomor 22 disebut autosom (kromosom tubuh), sedangkan kromosom nomor 23 disebut gonosom (kromosom kelamin). Kromosom nomor 23 (gonosom) inilah yang membedakan kalian laki-laki atau perempuan. Dalam ilmu biologi, laki-laki diberi simbo ♂ (atau jantan pada hewan dan tumbuhan), dan perempuan diberi simbol ♀ (atau betina pada hewan dan tumbuhan). 

Penulisan kromosom kelamin atau gonosom laku-laki ditulis dengan pasangan huruf XY dan untuk perempuan ditulis dengan pasangan huruf XX. Kariotipe atau susunan kromosom laki-laki dapat ditulis dengan rumus 22AA + XY dan untuk perempuan ditulis dengan rumus 22AA + XX. Karena pada sel kelamin kromosom tidak dalam keadaan berpasangan (haploid), maka kariotipe sel kelamin jantan (sel sperma) yaitu 22A + X atau 22A + Y, sedangkan kariotipe sel kelamin betina (sel ovum) yaitu 22A + X.

Diagram Kromosom Perkawinan Laki-Laki dengan Perempuan
Diagram Kromosom Perkawinan Laki-Laki dengan Perempuan

Masih ingatkah kamu bahwa sel-sel sperma ada yang mengandung kromosom kelamin Y dan ada yang mengandung kromosom kelamin X.? Gen-gen pada kromosom kelamin Y memiliki peranan penting dalam menentukan jenis kelamin pada manusia. Pada sel ovum hanya terdapat autosom dan kromosom kelamin X saja. Jadi, ketika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin X maka akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin perempuan (XX). Jika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin Y maka akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin laki-laki (XY). Keturunan dalam proses pewarisan sifat dapat disebut dengan filial (F), sedangkan orangtua atau induk disebut dengan parental (P).