SUBSTANSI GENETIKA

Dalam proses regenerasi, kontrol genetik sangat ditentukan oleh mekanisme kerja gen yang terdapat dalam kromosom sel makhluk hidup. Gen berada baik pada organisme eukariot maupun prokariot.

           

Kromosom sendiri sebagai tempat gen berada memiliki bentuk yang berbeda-beda tiap nomor kromosom pada sel makhluk hidup yang bersangkutan. Kromosom merupakan suatu molekul nukleoprotein yang terdiri dari
Asam nukleat dalam hal ini yaitu benang DNA yang terkondensasi membentuk struktur seperti solenoid padat dan terikat oleh suatu protein pemintal/pemampat benang DNA tadi yang dikenal dengan protein histon.

Secara umum  protein dari kromosom memang utamanya disusun oleh 5 macam protein histon dan beberapa molekul protein lainnya. Protein histon kaya dengan asam amino lisin dan arginin.

Protein histon bermuatan positif karena memiliki gugus amino bebas yang mudah berikatan dengan DNA yang memiliki muatan negatif karena banyak mengandung gugus phospat. Akibatnya keduanya akan membentuk struktur seperti solenoid.

Kromosom berdasarkan bentuknya dikategorikan menjadi 4 macam yaitu:

1.    Telosentrik à jumlah lengan 1 dengan sentromer di salah satu ujung

2.    Akrosentrik à lengan tidak sama panjang dan sentromer mendekati salah

                              satu ujung

3.    Submetasentrik à lengan tidak sama panjang dan letak sentromer di

                              tengah serta berbentuk seperti huruf  L atau J

4.    Metasentrik à memiliki lengan sama panjang dan letak sentromer di

                              tengah serta bentuk seperti huruf  V

            Sedangkan berdasarkan fungsinya kromosom dibedakan menjadi kromosom sex (gonosom) dan kromosom tubuh (autosom).

Gambaran struktur dari kromosom makhluk hidup adalah sebagai berikut:

            Gen sendiri adalah merupakan segmen/penggalan dari benang DNA kromosom yang nantinya akan diterjemahkan menjadi produk penting gen yaitu Protein.

Segmen gen ini sendiri yang biasanya disebut dengan lokus gen. Sedangkan gen-gen yang menempati suatu lokus yang bersesuaian dari kromosom homolog (kromosom dengan bentuk, fungsi dan komposisi sama) dikenal dengan alela.

Gen sendiri sebagai suatu segmen DNA akan menduplikasi pada saat reproduksi sel/pembelahan sel sesuai dengan fungsi gen sebagai penyampai informasi genetik pada generasi selanjutnya.

            Asam nukleat yang menjadi syarat fundamental suatu benda dikatakan hidup terdiri 2 macam yaitu DNA dan RNA.

DNA memiliki unit tunggal/monomer yang biasa disebut nukleotida yang terdiri dari Gula pentosa, Phospat dan Basa Nitrogen.

DNA yang memiliki rantai panjang nukleotida lazim disebut dengan polinukleotida.

           DNA (Deoxyribonucleotide Acid) dan RNA (Ribonucleotide Acid) masing-masing memiliki karakteristik  yang khas seperti pada tabel berikut:

No	Ciri-ciri	DNA	RNA
1	Gula Pentosa	Deoksiribosa	Ribosa
2	Tempat/Letak	Inti, mitokondria, kloroplas	Sitoplasma, ribosom, mitokondria, plastida, dan ribosom
3.	Komposisi Basa Nitrogen	Purin; adenin (A) dan guanin (G) Pirimidin : sitosin (C/S) dan timin (T)	Purin; adenin (A) dan guanin (G) Pirimidin : sitosin (C/S) dan Urasil (U)
4	Fungsi	Sintesis protein dan hereditas	Sintesis protein
5	Bentuk	Double strand/untai ganda heliks/berpilin	Singgle strand/untai tunggal

RNA yang terlibat dalam sintesis protein terdiri dari 3 macam, yaitu:

a.       RNAd (RNA duta) atau mRNA (mesenger RNA) à disintesis oleh DNA inti dan berperan untuk membawa pesan genetik dari DNA template/cetakan DNA.

b.       tRNA (transfer RNA) à disintesis oleh DNA mitokondria dan berperan dalam proses polimerisasi asam amino saat sintesis protein dengan membawa asam amino sesuai kode dari mRNA/RNAd.

c.        rRNA (ribosomal RNA) à disintesis oleh DNA inti dan berperan dalam sintesis protein di ribosom serta sebagai unsur struktural ribosom.

Gambaran dari beberapa nukleotida pada DNA seperti skema berikut ini:

Replikasi DNA

           

Dalam proses genetik di dalam sel, DNA memiliki sifat heterokatalitik artinya dapat mensintesis senyawa lain dan juga bersifat autokatalitik yaitu dapat menduplikasikan dirinya sendiri melalui proses replikasi DNA.

Dari penelitian yang dilakukan oleh para ahli biosains, ada 3 hipotesis yang diberikan untuk menggambarkan peristiwa replikasi DNA, yaitu:

1.          Secara Konservatif à DNA induk tidak membuka(memisah)/keseluruhan untai induk dipertahankan tetapi tetap sebagai acuan sintesis dan molekul DNA induk akan membentuk molekul DNA baru.

2.          Secara Semikonservatif à DNA induk akan memisah dan masing-masing akan membentuk untai DNA baru sehingga hasil akhir adalah pita DNA terdiri dari DNA induk dan DNA lama dan baru.

3.          Secara Dispersif à DNA induk putus menjadi beberapa bagian kemudian segmen-segmen DNA parental baru akan terbentuk menempati berselang-seling pada untai DNA yang baru.

Namun sampai saat ini yang dijadikan acuan untuk proses replikasi DNA adalah model hipotesis kedua yaitu semikonservatif seperti yang diajukan oleh eksperimen M. S. Meselson dan F. W. stahl (1958) dengan subjeknya bakteri E. coli.

Model replikasi DNA seperti hipotesis dari pakar tersebut seperti gambar berikut ini:

Sintesis Protein

Secara ringkas proses sintesis protein terjadi dengan urutan sebagai berikut:

1.        DNA template pada benang DNA sense akan membentuk mRNA/RNAd dengan bantuan enzim RNA polimerase di nukleus à terjadi proses transkripsi.

2.        mRNA yang terbentuk akan membawa kode-kode genetik dari DNA template menuju sitoplasma untuk bertemu dengan tRNA yang telah membawa asam amino sesuai dengan kode mRNA dibantu dengan ribosom à terjadi proses translasi. 

3.    Asam-asam amino akan terangkai dengan ikatan peptida membentuk suatu polipeptida/protein.

            Pada bagian mRNA terdapat kode-kode genetik yang terdiri dari 3 basa nitrogen/triplet yang disebut kodon dan akan berpasangan dengan triplet dari tRNA yang disebut antikodon saat translasi di sitoplasma.

Kodon dn asam amino yang di sandingkan tampak pada tabel :