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 unit-unit 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.
DNA
•
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
C
A
G
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
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
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
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