DASAR-DASAR GENETIKA

T25 Oktober 2013
Kelas Reguler Sore
Prodi Agroteknologi UMBY
Dosen : Tyastuti Purwani
DASAR-DASAR GENETIKA
OLEH:
SUHERMAN, Ph.D
Perkembangbiakan Makhluk Hidup
Aseksual ; keturunannya berkembang menjadi salinan
tepat dari induknya selama mereka dibesarkan dalam
keadaan yg sama
Seksual ; keturunannya mengembangkan ciri-ciri yg
saling berbeda dan berlainan pula dari salah satu
tetuanya
Dari beberapa teori tentang sifat-sifat
diwariskan, ada dua hal penting:
 TEORI MENDEL memberikan dasar-dasar
dalam genetika
 TEORI PEWARISAN SIFAT-SIFAT
PEROLEHAN tidak lulus uji ilmiah namun
tetap dipertahankan ahlinya
Teori Mendel
Gregor Mendel (1822-1884)
Sifat turun temurun (tanaman ercis)
Menyilangkan varietas biji bulat dan keriput
Hipotesis Mendel





Setiap organisme ada sepasang faktor yg mengendalikan sifat
tertentu (GEN)
Faktor ini satu dari masing-masing induk
Spesifik dan tidak berubah
Sel-sel reproduksi dipersiapkan, maka disebarkan sebagai unitunit pada setiap gamet (Hukum Mendel 1/segregasi)
Bentuk biji dikendalikan oleh dua faktor yg berbeda : alela
Perkembangan ilmu Genetika
Dimulai sejak th 1940
‘Kromosom dlm sel adalah pembawa sifat-sifat keturunan
seseorang’
Th 1951 ahli genetika James Watson bersama ahli fisika
Francis Crick dan Maurice Wilkins meneliti kromosom
‘Membuat model bentuk molekul DNA’’ hadiah Nobel th
1962
KROMOSOM DAN GEN
 Kromosom terdapat dalam nukleus (inti sel)
 Kromosom: jalinan kromatin dlm inti sel yg berupa benang atau batang
 Jumlah setiap sel sama utk spesies tertentu
 Jumlah kromosom Manusia 46 (diploid)
 Manusia berasal dari persatuan antara dua gamet yaitu ovum (sel
telur=23) dan spermatozoa =23 (haploid).
 Individu baru akan mewarisi sifat-sifat orang tuanya.
 Pembawa unsur-unsur pewarisan yaitu gen
 Gen-gen itu merupakan rangkaian asam deoksiribonukleat (DNA)
dengan panjang tertentu dan merupakan komponen kromosom.
•
Deoksiribose Nucleic Acid (DNA) atau Asam
Deoksiribosa Nukleat (ADN)
• DNA ditemukan pd th 1869 (Friedrich Miescher)
‘Rahasia kehidupan dpt diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel’
• Wujud sebagai untaian yg sangat halus
• Pembawa sifat keturunan
• Disusun oleh asam nukleat (polinukleotida)
• Polinukleotida adalah polimer dari nukleotida
• Berarti: DNA disusun oleh nukleotida-nukleotida
Nukleotida terdiri dari :
1. Gula pentosa (Deoksiribosa)
2. Basa Nitrogen (Adenin, Guanin, Timin
dan Citosin)
3. Fosfat
STRUKTUR MOLEKUL GULA PENTOSA
Basa Nitrogen
Basa nitrogen terdiri dari kelompok senyawa Purin dan
Pirimidin
Basa nitrogen penyusun DNA dari kelompok Purin adalah
Adenin (A) dan Guanin (G)
Basa nitrogen penyusun DNA dari kelompok Pirimidin
adalah Timin (T) dan Sitosin (C)
Maka DNA tersusun dari A,T,C,G
STRUKTUR MOLEKUL BASA NITROGEN
STRUKTUR DNA
Terdapat dalam kromosom, berarti dalam inti sel. Inti sel
dapat membelah diri, berarti DNA juga.
Proses berlipatgandanya DNA disebut Replikasi.
Berbentuk double heliks (dua rantai berpilin) sehingga
saling berpasangan (komplimen) : A=T dan C=G.
Kedua rantai bisa menjadi template/ cetakan untuk
membentuk molekul DNA yang baru
Arah polimerisasi : dari 5’ ke 3’ (Atom C ke 5 dari gula
pada satu nukleotida berikatan dengan atom C ke 3 dari
gula nukleotida yang lain). Arah cetakan adalah dari 3’ ke
5’
Replikasi DNA
Hipotesa tentang Replikasi DNA yang saat ini banyak
digunakan adalah semikonservatif :
Double heliks membuka dan tiap pita yg lama dibentuk
pita DNA yg baru. Jadi satu DNA membentuk dua anak
baru dengan masing-masing komponen satu pita lama dan
satu pita baru
RNA
Ribonucleic acid (RNA) asam ribonukleat
Berantai tunggal
Disusun oleh asam nukleat (polinukleotida)
Gula : Ribosa
Basa nitrogen : A,C,G, dan Urasil (pada DNA adalah
Timin)
Fosfat
Berarti susunan : A, C, G, U
Macam-macam RNA
mRNA (massenger) terdapat dalam nukleus. mRNA
dicetak oleh salah satu pita DNA yg berlangsung dalam
nukleus
tRNA (transfer) terdapat dalam sitoplasma. Seperti daun
semanggi
rRNA (ribosom) terdapat dalam ribosom. Molekulnya
berupa pita tunggal tidak bercabang
Fungsi RNA
 mRNA bertugas menerima informasi/keterangan genetik dari DNA.
Proses ini dinamakan transkripsi dan berlangsung dalam nukleus.
Berfungsi sbg perantara ant DNA krom dan asam amino
sitoplasma. Berperan penting dlm pembuatan protein
 tRNA bertugas mengikat asam amino yang terdapat dalam
sitoplasma. Sebelum dapat diikat oleh tRNA, asam animo berekasi
terlebih dahulu dg ATP supaya berenergi dan aktif. tRNA
membawa asam amino yg diikat itu ke ribosom. Disinilah
berlansung perubahan informasi genetik yg dinyatakan oleh urutan
basa dari mRNA ke urutan asam amino dlm protein yg dibentuk.
Proses perubahan ini disebut Translasi
 rRNA bertugas mensintesa protein dg menggunakan asam amino.
Proses ini berlangsung dlm ribosom dan hasil akhirnya adalah
polipeptida
Sintesa Protein
Sintesa protein berlangsung dalam ribosom
DNA mengandung informasi untuk mengatur dan membangun
tubuh manusia yg kompleks. Akan tetapi bagaimana hasil ini
dapat diselesaikan?
Dengan membentuk protein
Protein sgt diperlukan karena berbagai macam protein
struktural dan fungsional ikut mengambil bagian di hampir
semua proses dalam sel.
Protein struktural terdapat dalam membran, serabut kontraktil
dan filamen intrasellular.
Protein fungsional seperti enzim sangat dibutuhkan untuk
menjadi katalisator
Apakah protein itu?
Suatu seri asam amino (aa)
Gabungan dari 2 aa di sebut dipeptida
Gabungan dari banyak aa disebut polipeptida
Polipeptida punya berat molekul 10.000: protein
Kode genetik
 Cara
untuk menetapkan jumlah serta urutan
nukleotida yg berperan dlm menentukan posisi
yang tepat dari tiap aa dlm rantai peptida yang
bertambah panjang
1. DNA melalui proses replikasi, setelah
DNA pjg bisa digunakan jadi cetakan
utk membentuk RNA di nukleus jenis
mRNA
2. mRNA mempunyai rantai tunggal
keluar melalui membran nukleus
masuk ke sitoplasma
3. Didalam mRNA terdpt kodon yg td 3
nukleotida
4. RNA jg terdr tRNA mengandung
antikodon utk membawa aa yg
ditranslasi/terjemahan dari3 jns kodon
menjadi1 jns aa
5. Antikodon ini akan melekat pd kodon
yg terdpt di mRNA
6. rRNA tempat membentuk protein, pros
pembentukan ini: translasi
7. Proses pembentukan mRNA:translasi
8. Protein yg dibentuk ad gabungan aa yg
dibawa tRNA
Kodon inisiasi AUG yg terjemahannya Metionin
Proses pemanjangan protein ini diteruskan sampai
menemui kodon terminasi (3 jenis)
U
UUU Phe UUC Phe UUA Leu UUG Leu
CUU Leu
CUC Leu
CUA Leu
CUG Leu
C
UCU Ser UCC Ser UCA Ser UCG Ser
CCU Pro
CCC Pro
CCA Pro
CCG Pro
A
UAU Tyr
UAC Tyr
UAA End
UAG End
CAU His
CAC His
CAA Gln
CAG Gln
G
UGU Cys
UGC Cys
UGA End
UGG Trp
CGU Arg
CGC Arg
CGA Arg
CGG Arg
A
AUU Ile
AUC Ile
AUA Ile
AUG Met (Init)
ACU Thr
ACC Thr
ACA Thr
ACG Thr
AAU Asn
AAC Asn
AAA Lys
AAG Lys
AGU Ser
AGC Ser
AGA Arg
AGG Arg
G
GUU Val
GUC Val
GUA Val
GUG Val
GCU Ala
GCC Ala
GCA Ala
GCG Ala
GAU Asp
GAC Asp
GAA Glu
GAG Glu
GGU Gly
GGC Gly
GGA Gly
GGG Gly
U
C
Pertumbuhan & perkembangan sel
 Berlaku pd makhluk hidup uniseluler maupun multiseluler
 Pembelahan uniseluler = reproduksi
 Pembelahan multiseluler = dari muda sampai dewasa
 Semakin besar ukuran jaringan tubuh makin banyak jumlah sel yg
menyusunnya
 Setelah satu sel mbelah menjadi dua maka masing2 masuk dlm stadium
interfase dan kemudian akan mengalami ptumbuhn sel shg menjadi
dewasa dan siap untuk membelah kembali
 Pd dasarnya akan terjadi secara berulang dimana sel muda tumbuh
menjadi dewasa. Membelah lagi shg terjadi siklus yg dnamakn siklus sel
Tahap perubahan sel scr umum:
Tahap G1 (first gap phase) dimulai dari sel muda yg baru
membelah
- umumnya membutuhkan waktu 3-4 jam
- tahap ini akan terjadi sintesa RNA diikuti
sintesa protein yg myebabkn sitoplasma
bertambah dan sel akan berkembang
Sambungan…
Tahap S (Synthetic phase)
- terjadi proses sintesis DNA
7-8 jam
blangsung
- molekul2 DNA akan terbentuk melalui
proses replikasi dari molekul DNA yg
sudah ada
- terjadi pbentukn molekul histon yg mrpk
protein dasar dari kromosom
Tahap G2 (second gap phase)
Sambungan…
- tahap akhir pertumbuhan sel yg
disusul dg pembelahan
- umumnya 2-5 jam proses sintesis RNA
masih terjadi namun perlahan
- sintesa akan berhenti saat pembelahan
sel dimulai
Sambungan…
Sintesa DNA terjadi dalam waktu singkat (tahap S)
Sintesa RNA terus terjadi sampai saat sel akan membelah
lagi
Siklus sel ini akan berjalan terus pada jaringan tubuh yang
masih muda melalui tahapan G1, S dan G2
Siklus sel