PEWARISAN PADA TINGKAT SEL DAN MOLEKUL

 Sebagaisubstansihereditassekarangdikenal 2 asamnukleatyaitu :
1. DNA(Deoxiribo Nucleic Acid).

2.  RNA(Ribo Nucleic Acid).

1.       DNA
Sejarah

·      Pertama DNA diisolir oleh F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan dari nukleus sel-sel darah merah burung, tetapi ia tidak dapat mengenal sifat kimianya yang pasti dan menamakannya NUKLEIN.

•          Dalam tahun 1880 Fischer dapat mengenal adanya zat-zat pirimidin dan purin di dalam asam nukleat,

•          Kossel menemukan 2 pirimidin yaitu Sitosin dan Timin, dan 2 purin yaitu Adenin dan Guanin

•          Levine (1910) ahli dari Rusia mengenal 5 karbon ribose dan menemukan gula deoksiribose di dalam asam nukleat, juga menyatakan ada pospat dalam asam nukleat

•          Robert Feulgen (1914) menunjukkan tes warna untuk DNA yg dikenal dengan reaksi Feulgen

•          Avery, Macleod dan Mc Carthy (1944) membuktikan bahwa DNA mempunyai hubungan langsung dengan keturunan

•          Chargraff (1947) membuat studi kimia dari DNA dan membuktikan bahwa DNA terdiri dari basa purin dan pirimidin dan bahwa Adenin dan Timin terdapat dalam proporsi yang sama, begitu pula Sitosin dan Guanin.

•          Wilkins dkk (1950) dengan cara diffraksi sinar X menemukan bahwa basa-basa purin dan pirimidin di dalam molekul DNA terletak dengan jarak 3,4 Anstrom (1 angstrom= 0,001 mikron= 0,000001mm). Mereka juga mengemukakan bahwa molekul DNA tidak berbentuk sebagai garis lurus tetapi merupakan bentuk berpilin sebagai spiral dan setiap 34 Angstrom merupakan satu spiral penuh

•          Watson dan Crick (1953) menyatakan bahwa DNA berbentuk spiral  dobel yang berpilin (double helix) dan memperlihatkan berbagai aktivitas dari molekul DNA.

•          Kornberg (1957) membuktikan kebenaran model double helix dari DNA yang dikemukakan Watson dan Crick dengan cara membuat molekul DNA dalam sistem sel bebas. Dalam tahun 1967 Kornberg membuat molekul DNA dari 6000 nukleotida.

~        Asamdeoksiribonukleat, lebihdikenaldenganDNA (bahasaInggris: deoxyribonucleic acid), adalahsejenisasamnukleat yang tergolongbiomolekulutamapenyusunberatkeringsetiaporganisme.

~        Di dalamsel, DNA umumnyaterletak di dalaminti sel.

~        Secaragarisbesar, peran DNA di dalamsebuahseladalahsebagaimaterigenetik; artinya, DNA menyimpankodegenetikuntukaktivitas sel.

~        Fungsitersebutberlakuumumbagisetiaporganisme, perkecualian yang menonjoladalahbeberapajenisvirus, sepertiHIV (Human Immunodeficiency Virus).

~        DNA merupakanpolimer yang terdiridaritigakomponenutama, yaitugugusfosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen.

~        Sebuahunitmonomer DNA yang terdiridariketigakomponentersebutdinamakannukleotida, sehingga DNA tergolongsebagaipolinukleotida.

~        Rantai DNA memilikilebar20Å, sementara panjangsatuunitnukleotida 3,4 Å. Walaupununitmonomerinisangatlahkecil, DNA dapatmemilikijutaannukleotida yang terangkaisepertirantai. Misalnya, kromosomterbesarpadamanusiaterdiriatas 220 jutanukleotida.

~        Strukturuntaikomplementer DNA menunjukkanpasanganbasa (adenindengantimindanguanindengansitosin) yang membentuk DNA beruntaiganda yang modelnyapertama kali dibuatolehJames D. Watson (Amerika Serikat) danFrancis Crick (Inggris) tahun 1953, diperbaikimodelnyaolehWilkins.

Struktur DNA (Double Helix)

•          Rangkautamauntai DNA terdiridarigugusfosfatdangula yang berselang-seling. Gulapada DNA adalahgulapentosa (berkarbonlima), yaitu 2-deoksiribosa. Duagugusgulaterhubungdenganfosfatmelaluiikatanfosfodiesterantara atom karbonketigapadacincinsatuguladan atom karbonkelimapadagulalainnya. Salahsatuperbedaanutama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalahribosa.

•          DNA terdiriatasduauntai yang berpilinmembentukstrukturheliksganda. Pada strukturheliksganda, orientasirantainukleotida pada satuuntaiberlawanandenganorientasinukleotidauntailainnya. Halinidisebutsebagaiantiparalel. Masing-masinguntaiterdiridarirangkautama, sebagaistrukturutama, dan basa nitrogen, yang berinteraksidenganuntai DNA satunya pada heliks. Keduauntai pada heliksganda DNA disatukanolehikatanhidrogen antara basa-basa yang terdapat pada keduauntaitersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalahadenin (dilambangkan A), sitosin (C, daricytosine), guanin (G), dan timin (T). Adeninberikatanhidrogendengantimin, sedangkanguaninberikatandengansitosin.

Fungsi biologis

DNA1. Replikasi (Autokatalisis)

•       Replikasimerupakanprosespelipatgandaan DNA.

•       Prosesreplikasiinidiperlukanketikaselakanmembelahdiri.

•       Pada setiapsel, kecualiselgamet, pembelahandiriharusdisertaidenganreplikasi DNA supayasemuaselturunanmemilikiinformasigenetik yang sama.

•        Pada dasarnya, prosesreplikasimemanfaatkanfaktabahwa DNA terdiridariduarantai dan rantai yang satumerupakan "konjugat" darirantaipasangannya.

•       Dengan kata lain, denganmengetahuisusunansaturantai, makasusunanrantaipasangandapatdenganmudahdibentuk.

•       Ada beberapateori yang mencobamenjelaskanbagaimanaprosesreplikasi DNA initerjadi.

•       Salahsatuteori yang palingpopulermenyatakanbahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhirprosesreplikasi; saturantaitunggalmerupakanrantai DNA darirantai DNA sebelumnya, sedangkanrantaipasangannyamerupakanrantai yang barudisintesis.

•       Rantaitunggal yang diperolehdari DNA sebelumnyatersebutbertindaksebagai "cetakan" untukmembuatrantaipasangannya. Pada replikasi DNA, rantai DNA barudibentukberdasarkanurutannukleotida pada DNA yang digandakan (Replikasi secara SEMIKONSERVATIF)

GambarReplikasi DNA

•       Proses replikasimemerlukan protein atauenzimpembantu; salahsatu yang terpentingdikenaldengannamaDNA polimerase, yang merupakanenzimpembantupembentukanrantai DNA baru yang merupakansuatupolimer.

•       Proses replikasidiawalidenganpembukaanuntaianganda DNA padatitik-titiktertentu di sepanjangrantai DNA.

•       Proses pembukaanrantai DNA inidibantuolehbeberapajenis protein yang dapatmengenalititik-titiktersebut, danjuga protein yang mampumembukapilinanrantai DNA. Setelahcukupruangterbentukakibatpembukaanuntaiangandaini, DNA polimerasemasukdanmengikatdiripadakeduarantai DNA yang sudahterbukasecaralokaltersebut. Proses pembukaanrantaigandatersebutberlangsungdisertaidenganpergeseran DNA polimerasemengikutiarahmembukanyarantaiganda.

•       Monomer DNA ditambahkan di keduasisirantai yang membukasetiap kali DNA polimerasebergeser. Hal iniberlanjutsampaiseluruhrantaitelahbenar-benarterpisah.

Transkripsi (Heterokatalisis)

Yaitukamampuan DNA membentuk RNA.

•        Jika DNA melakukanTranskripsibentuknyaadalahSingle Stransded (SS-DNA).

•        DNA tersusundaribanyaksekaliNukleotida.

Satu nukleotidaterdiridari:
1. Satu molekul gula (dalamhaliniadalah "deoksiribosa" )
2. Satu molekulfosfat.
3. Satu molekul basa nitrogen (basa nitrogenterdiridariduajenisyaitu)

•        a. PURIN                              : Adenindan Guanin.
b. PIRIMIDIN                      : Timin dan Sitosin.
Satu molekul gula dan satumolekul basa disebutNukleosida

2. RNA (ASAM RIBONUKLEAT)

•       RNA merupakanbahangenetik dan memainkanperanutamadalamekspresigenetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetikamolekular, RNA menjadiperantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresifenotipik yang diwujudkandalambentukprotein.

•       a. Struktur RNA

•       Strukturdasar RNA miripdengan DNA.

•       RNA merupakanpolimer yang tersusundarisejumlahnukleotida.

•       Setiapnukleotidamemilikisatugugusfosfat, satugugus gula ribosa, dan satugugus basa nitrogen (basa N).

•       Polimertersusundariikatanberselang--seling antara gugusfosfatdarisatunukleotidadengangugus gula ribosa darinukleotida yang lain.

Struktur RNA

Tipe-tipe RNA

•          Sebagaibahangenetik, RNA berwujudsepasang pita (Inggrisdouble-stranded RNA, dsRNA).

•          Adanyatigatipe RNA yang terlibatdalamprosessintesisprotein:

1. RNA-kurir (messenger-RNA, mRNA),

2. RNA-ribosom( ribosomal-RNA, rRNA),

3. RNA-transfer ( transfer-RNA, tRNA).

StrukturtRNA

Fungsi RNA

•       Pada sekelompok virus (misalnyabakteriofag), RNA merupakanbahangenetik. Iaberfungsisebagaipenyimpaninformasigenetik, sebagaimana DNA pada organismehiduplain. Ketika virus inimenyerangselhidup, RNA yang dibawanyamasukkesitoplasmaselkorban, yang kemudianditranslasiolehselinanguntukmenghasilkan virus-virus baru.

•       Namundemikian, peranpenting RNA terletak pada fungsinyasebagaiperantara antara DNA dan proteindalamprosesekspresigenetikkarenainiberlakuuntuksemuaorganismehidup. Dalamperanini, RNA diproduksisebagaisalinankodeurutan basa nitrogen DNA dalamprosestranskripsi. Kodeurutan basa initersusundalambentuk 'triplet', tigaurutan basa N, yang dikenaldengannamakodon.

•       Setiapkodonberelasidengansatuasam amino (ataukodeuntukberhenti), monomer yang menyusunprotein.

SIFAT YANG MEMBEDAKAN	ADN	ARN
Gula yang menyusun	Deoksiribosa	Ribosa
Bentuk normal	ds den ss ds = double stranded ss = single stranded	ss
Basa PURIN Basa PIRIMIDIN	Guanin, Adenin Timin, Sitosin	Guanin, Adenin Urasil, Sitosin
Jenis/macam	Hanyasatu	Ada tiga :	- ARN duta - ARN transport - ARN ribosorn
Tempat	Inti	Inti SitoplasmadanRibosom
Kadar	Tetap	Berubah, tergantungaktifitassintesisprotein

SINTESIS PROTEIN

•       Sintesisproteinberlangsung di dalamsel

•       Melibatkan DNA, RNA dan Ribosom.

•       Penggabunganmolekul-molekulasam amino dalamjumlah besar akanmembentukmolekulpolipeptida. Pada dasarnyaproteinadalahsuatupolipeptida.
Setiapseldariorganismemampuuntukmensintesisprotein-proteintertentu yang sesuaidengankeperluannya.

•       Sintesisproteindalamseldapatterjadikarena pada inti selterdapatsuatuzat (substansi) yang berperanpentingsebagai "pengatursintesisprotein".

•       Substansi-substansitersebutadalah DNA dan RNA.

UrutanSintesis Protein

1. mRNA  (RNAd) yang telahdicetakdari DNA sense

2. mRNAmenujukeRibosom

3. t RNA masukkeribosomdenganmembawaasam amino yang cocokdengankode pada mRNA

4. a. tRNAdenganasam amino lain

    b. terbentukpolipeptida

    c. polipeptidadilepaskandariribosom dan tRNAkeluardariribosom

Skemasintesis protein

Urutansintesisprotein

1. TRANSKRIPSI

- ss-ADNmembentukss-ARN yaitu ARN-duta yang  membawainformasigenetikuntuksintesaprotein.

2. FASE INISIASI

- ARN-dutasampai di ribosom dan ARN-r mengkodeasam amino sesuaidenganinformasigenetik yang dibawa ARN-d.

ARN-t membawaasam amino yang sesuaikeribosom.

3. FASE TRANSLASI

~ ARN-d sebagai "cetakan" mulaibekerjamenterjemahkankodetriplet (kodon) yang sesuaidenganantikodon pada ARNt.

4. FASE ELONGASI

~ ARN-d menggabungkanasam amino - asam amino  yang sesuaimenjadiprotein.

5. FASE TERMINASI

 ~ kodon yang berisi "NONSENSE CODE" akanbertindaksebagai terminator (penghentian proses).

Skematerminasi

•          Kadang-kadangterjadikesalahandalammembacakodonsehinggasalahmenterjemahasam amino ~ protein yang dihasilkansalah ~ menimbulkankelainan.
Misalnya ANEMIA karenahemoglobinmengandungasam amino VALIN atau LISIN, seharusnyahemoglobin yang normal mengandung ASAM GLUTAMAT.

•          Kodegenetikadipelajarioleh NIRENBERG dan KHORANA.

TRIPLET KODON