SUBSTANSI HEREDITAS

SUBSTANSI HEREDITAS

Hereditas adalah proses penurunan sifat setiap mahkluk hidup dari orang tua pada keturunannya.

A.     Kromosom, Gen dan DNA

1.      Kromosom

            Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang).

1.      Gen

Pengertian gen:

-         Merupakan substansi hereditas

-         Satu seri triplet basa nitrogen yang terdapat pada pita DNA

-         Terdiri atas materi genetika yang berisi pesan-pesan kimia

-         Bertanggung jawab dalam pewarisan sifat dari generasi ke generasi

-         Terletak di dalam lokus kromosom

2.      DNA

DNA merupakan materi genetika yang disebut juga asam deoksiribonukleat yang berfungsi membawa informasi yang diperlukan untuk proses sintesis protein dan replikasi. Penemu model struktur DNA adalah Watson & Crick.

Struktur DNA:

Susunan DNA seperti tangga berpilin yang disebut double helix yang terdiri atas dua buah pita yang dihubungkan oleh nukleotida.

Nukleotida tersusun atas:

1.      Gula pentosa deoksiribosa

2.      Gugus fosfat

3.      Basa nitrogen

·        Purin à adenine (A); guanine (G)

·        Pirimidin à timin (T); sitosin (S)

3.     RNA

RNA merupakan materi genetika yang terdapat pada virus (virus RNA), sel dan molekul tertentu yang mengarah pada sintesis protein.

Tabel . Perbedaan DNA dan RNA

	DNA (Deoxyribo Nukleat Acid)	RNA (Ribo Nukleat Acid)
-    Letak	Dalam inti sel, mitokondria, kloroplas, senriol.	Dalam inti sel, sitoplasma dan ribosom.
-    Bentuk	Polinukleotida ganda yang terpilin panjang	Polinukleotida tunggal dan pendekl
-    Gula	Deoxyribosa	Ribosa
-    Basanya	Golongan purin : adenine dan guanine Golongan pirimidin : cytosine dan timin	Golongan purin : adenine dan guanine Golongan pirimidin : cytosine dan urasil
-    Fungsi	- mengontrol sifat yang menurun - sintesis protein - sintesis RNA	- sintesis protein
-    Kadarnya	Tidak dipengaruhi sintesis protein. Letak basa nitrogen dari kedua pita ADN saling berhadapan dengan pasangan yang tetap yaitu Adenin selalu berpasangan dengan Timin, Cytosin dengan Guanin. Kedua pita itu diikatkan oleh ikatan hidrogen.	Dipengaruhi sintesis protein. Macam ARN : ARN duta ARN ribosom ARN transfer

Pembelahan Sel

Pembelahan sel adalah sebuah proses dimana sel induk membelah atau membagi dirinya menjadi 2 atau lebih sel anak. Pembelahan sel merupakan bagian dalam tubuh kita. Kita bertumbuh karena sel-sel di dalam tubuh kita membelah diri.

Dalam siklus sel, terdapat dua tahap, yaitu interfase dan M-Phase. Interfase adalah tahap dimana sel tidak membelah. Tahap ini berlangsung selama 15 jam dan terdapat 3 tahap, yaitu G₁ Phase (fase organel sel berduplikat), S-Phase (fase replikasi DNA), dan G₂ Phase (fase pertumbuhan sel dan sintesis protein). Pada tahap M-Phase barulah sel mulai membelah. Thap ini hanya berlangsung 2 jam dan terdiri dari proses kariokinesis dan sitokinesis. Kariokinesis adalah tahap di mana proses pembelahan nukleus sel melalui tahap ProMAT, sedangkan sitokinesis adalah tahap pembelahan sitoplasma. Pembelahan sel dibagi menjadi 2 jenis menurut jenis sel yang membelah, yaitu pembelahan pada sel prokariotik dan pada sel eukariotik.

A.   Pembelahan Pada Sel Prokariotik

Pembelahan pada sel prokariotik dikenal dengan pembelahan biner yang artinya pembelahan ini berlangsung secara sederhana dan spontan. Proses pembelahan ini juga dikenal dengan proses pembelahan amitosis. Amitosis artinya pembelahan yang tidak melibatkan kromosom. Pembelahan biner dapat ditemukan pada sel bakteri, proses pertumbuhan sel, duplikasi materi genetik, pembagian kromosom, dan pembelahan sitoplasma.

Pada pembelahan biner, kromosom diduplikasi dan akan menempel pada membrane plasma. Kemudian akan terjadi pertumbuhan di antara dua tempat pelekatan kromosom tersebut. Hal ini untuk melakukan pemisahan inti. Sitokinesis dan pembentukan dinding sel kemudian terbentuk sehingga 2 sel anak terbentuk.

B.   Pembelahan Pada Sel Eukariotik

Pembelahan sel pada sel eukariotik dibagi menjadi meiosis dan mitosis.

-  Mitosis

Pembelahan mitosis adalah pembelahan yang menghasilkan sel anak yang dapat membelah lagi. Pembelahan ini bertahap dan terjadi pada sel tubuh (somatis) dengan tujuan pertumb  uhan, pertambahan sel, dan regenerasi sel. Pada sel-sel meristematik hewan dan tumbuhan, pembelahan yang terjadi adalah pembelahan mitosis yang berguna untuk pertumbuhan. Pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anak yang identic dengan induknya. Hal ini berarti sel haploid akan menghasilkan 2 sel haploid dan sel diploid akan menghasilkan 2 sel diploid.

Dalam tahap kariokinesis, pembelahan mitosis hanya berlangsung dalam satu ProMAT dan sebelumnya ada tahap interfase. ProMAT merupakan proses pembelahan yang terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telofase.

A.    Interfase

Pada tahap ini sel tidak membelah. Nukleus terdiri dari RNA ribosom dan merupakan tempat sintesis protein serta materi yang berwarna gelap dikenal sebagai kromatin atau bentuk benang-benang kromosom sehingga bentuk kromosom tidak dapat dilihat secara jelas. Pada salah satu ujung sel, terdapat 2 pasang protein yang disebut sentrioles, tetapi pada tumbuhan, sentriosol tidak muncul.

B.     Profase

Pada tahap ini sentriosol bergerak ke ujung sel yang berlawanan dan disebut sebagai kutub. Sentriosol mempunyai 2 sentriol dan akan dikelilingin strands (helai) yang menyala dan disebut sebagai aster. Selain itu, Kromosom membentuk menjadi sinlinder dan berduplikat menjadi 2 kromatid. Setiap kromatid mengandung DNA dan protein serta melekat berpasangan pada sentromer. Pada tumbuhan, aster tidak ada, membrane nukleus hancur, seta kromosom memendek sehingga terlihat seperti batang.

C.     Metafase

Pada fase ini, kromosom berpindah menjadi satu garis yang disebut the equator. Selain itu, muncul benang-benang yang disebut spindel dan melekat pada sentromer setiap kromosom. Spindel ini menghubungkan kromosom ke 2 kutub sentrisol yang berlawanan.

D.    Anafase

Kromatid pada tahap ini berpisah dan bergerak kearah kutub yang berbeda. Penarikan terjadi karena pemendekan benang spindel. Kromatid pada fase ini tidak disebut sebagai kromatid, tetapi kromosom tunggal.

E.     Telofase

Pada tahap ini kromosom mulai mengatur membentuk nukleus yang terpisah dan dikelilingin memberan nukleus. Cleavage Burrow/ pembelahan alur menyempit dan lama kelamaan membelah sel. Berbeda dengan itu, pada tumbuhan, pembelahan terjadi dengan cell plate daripada cleavage burrow. Pembelahan sitoplasma ini biasa disebut sitokinesis.

Setelah pembelahan, sel akan kembali ke fase interfase dan sentriosol menjadi empat (2 di setiap sel) serta aster hilang. Kromosom akan berubah kembali menjadi benang-benang. Beberapa jenis kromosom yang mengalami pembelahan adalah kromosom parental dan maternal .

-  Meiosis

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan yang menghasilkan gamet. Gamet ini tidak dapat membelah lagi sampai tahap pembuahan (fertilisasi). Pembelahan ini terjadi pada pembentukan sel kelamin (gametogenesis) pada kelenjar kelamin (gonad) pada hewan dan tumbuhan. Tujuan pembelahan ini adalah mengurangi jumlah kromosom yang berguna untuk menyamakan komposisi kromosom anak dan induk.

Berbeda dengan proses mitosis, pembelahan ini menghasilkan 4 sel yang tidak identik dengan induknya (diploid menjadi haploid)  akibat pengurangan kromosom. Inilah mengapa pembelah ini juga dikenal dengan pembelahan reduksi. Pembelahan ini memiliki proses ProMAT I dan ProMAT II. Proses pembelahannya kurang lebih sama kecuali pada proses Profase I. Pada tahap profase I terdiri dari leptoten, zigoten, pakiten, diploten, diakinesis.

1.      Leptoten

Leptoten adalah tahap dimana benang kromatin berubah menjadi kromosom. Hal ini dilakukan dengan cara memadatkan diri. 

2.      Zigoten/Zigonema

Pada tahap ini, kromatid homolong saling berpasangan atau bersinapsis membentuk bivalen. Sentrosom terbelah 2 menjadi sentriol dan bergerak ke kutub berlawanan

3.      Pakiten/Pakinema

Kromosom kemudian berdupkikat menjadi 4 pada tahap ini dan disebut tetrad (kromosom homolog yang mengganda sehingga ada 4 kromatid berpasangan). Pada tahap ini sering terjadi rekombinasi gen melalui proses perpindahan silang.

4.      Diploten

Kromosom homolog yang tadinya bivalen terpisah. Bila terjadi perpindahan silang, akan terdapat kiasma sebagai tanda.

5.      Diakinesis

Pada fase diakinesis, nukleolus (membrane inti) akan hilang dan sentriol bergerak ke masing-masing kutub serta membentuk benang-benang spindel.

            Setelah ke lima tahap ini, proses pembelahan akan berlanjut ke metafase, anafase, telofase, dan kemudian mengulang sekali lagi tanpa melewati profase yang di atas (profase biasa, yang terjadi di mitosis).

C.   Pembelahan Sel Gamet Pada Manusia

Pembelahan sel gamet pada manusia terdiri pada spermatogenesis (pada pria) dan oogenesis (pada wanita). Pada proses spermatogenesis, dimulai dari spermatogonium yang diploid bertumbuh menjadi spermatosit primer. Setelah itu, spermatosit primer tersebut membelah secara meiosis menjadi 2 spermatosit sekunder yang haploid. 2 spermatosit sekunder kemudian membelah lagi secara meiosis menjadi spermatid yang nantinya akan bertumbuh menjadi 4 buah sperma. Berbeda dengan proses ini, oogenesis pada perempuan dimulai dengan pertumbuhan oogonium menjadi oosit primer yang diploid. Oosit primer kemudian bermeiosis dan menghasilkan oosit sekunder dan badan kutub pertama yang haploid. Badan kutub pertama akan bermeiosis lagi menghasilkan 2 badan kutub dan oosit sekunder menghasilkan 1 badan kutub dan satunya lagi menjadi ovum.

D.   Pembelahan Sel Gamet Pada Tumbuhan

Pembelahan gamet pada tumbuhan terdiri dari 2, yaitu mikrosporogenesis dan megasporogenesis.

A.    Megasporogenesis

Megasporogenesis merupakan proses pembentukan ovum dalam ruang bakal biji. Prosesnya dimulai dari megasporosit bermeiosis dua kali menjadi megaspore. Megaspora ini terdiri dari IKL (inti kandung lembaga) Primer dan 3 sel kutub yang nantinya akan mati. IKL Primer nantinya akan membelah secara mitosis 3 kali dan menghasilkan 3 antipoda, 2 IKL Sekunder, 2 sinergid, dan 1 ovum.

B.     Mikrosporogenesis

Mikrosporogenesis adalah proses pembentukan serbuk sari (mikrospora) dalam kepala sari (anthera). Proses mikrosporogenesis dimulai dengan meiosis I dan meiosis II dari mikrosporosit (sel induk serbuk sari) menjadi 4 mikrospora yang haploid yang disebut tetrad. Mikrospora kemudian melakukan pembelahan kariokinesis menjadi nukleus generatif dan nukleus saluran serbuk sari (inti generative dan vegetatif). Inti generatif kemudian membelah menjadi 2 sperma. Inti vegetative pada masa pembuahan hanya menuntun sperma ke ovum dan spermaakan membuahi ovum menjadi zigot dan IKL Sekunder menjadi endosperma.