Materi Genetik Kajian Keilmuan
                                                                                18
pasang  kromosom  gonosom  Hartanto  Nugroho  dan  Isserep  Sumadi,  2004: 69. Gamet sperma dan sel telur mengandung satu set kromosom. Sel-sel  itu
disebut  sel  haploid,  dan  masing-masing  memiliki  jumlah  haploid  kromosom n.  Perempuan  memiliki  sepasang  kromosom  X  homolog  XX,  namun  laki-
laki  memiliki  satu  kromosom  X  dan  satu  kromosom  Y  XY  Campbell  dan Reece, 2010: 270.
Ukuran  kromosom  bervariasi  dari  satu  spesies  ke  spesies  lainnya. Panjang  kromosom  berkisar  antara  0,2-50  µ,  diameternya  antara  0,2
– 20 µ. Pada umumnya makluk dengan jumlah kromosom sedikit memiliki kromosom
dengan  ukuran  lebih  besar  daripada  kepunyaan  makhluk  dengan  jumlah kromosom  lebih  banyak.  Pada  umumnya  tumbuh-tumbuhan  mempunyai
kromosom lebih besar daripada hewan Suryo, 1986: 9. Sentromer  kromosom,  umumnya  hanya  1  pada  setiap  kromosom.
Lengan  kromosom  ada  yang  sama  panjang,  ada  yang  satu  pendek,  ada  pula yang  satu  pendek  sekali  Wildan  Yatim,  1996:  141.  Berdasarkan  letak
sentromer  dapat  dibedakan  beberapa  bentuk  kromosom,  yaitu  metasentrik, kedudukan  sentromer  lebih  kurang  berada  di  tengah-tengah  kromosom
sehingga memberikan
kenampakan kromosom
seperti huruf
V. Submetasentrik,  sentromer  terletak  di  antara  tengah  dan  ujung  kromosom,
bentuk  submetasentrik  menghasilkan  dua  lengan  kromosom  yang  tidak  sama panjangnya.  Akrosentrik,  apabila  sentromer  terletak  hampir  di  ujung
kromosom sehingga memberikan kenampakan kromosom seperti huruf  I, dan kedua lengan kromosom semakin jelas beda panjangnya Agus Hery Susanto,
19
2011: 50. Telosentris merupakan kromsom yang memiliki sentromer di salah satu  ujungnya,  sehingga  kromosom  tetap  lurus  dan  tidak  terbagi  atas  dua
lengan  Suryo,  2007:  60.  Berdasarkan  ada  tidaknya  dan  jumlah  sentromer dibedakan  beberapa  bentuk  kromosom  yaitu,  asentrik  merupakan  potongan
kromosom  yang  tidak  memiliki  sentromer  Klug,  2000:  269.  Monosentris merupakan  kromosom  yang  memiliki  satu  sentromer,  disentris  merupakan
kromsom  yang memiliki dua sentromer, dan polisentris  merupakan kromsom yang memiliki banyak sentromer Suryo, 2007:95 Gambar 3.
Gambar 3. Berbagai bentuk kromosom berdasarkan letak sentromer. A= Metasentris; B= Submetasentris; C= Akrosentris; D=
Telosentris; S= Sentromer Sumber: Suryo, 2008: 10
Sentromer  merupakan  suatu  daerah  pada  kromosom  yang  merupakan tempat
melekatnya benang-benang
spindel dari
sentriol selama
berlangsungnya pembelahan sel Agus Hery Susanto, 2011: 49. Setiap lengan kromosom  terdiri  dari  dua  bagian  yang  serupa  dan  dinamakan  kromatid.  Di
dalam  kromatid  tampak  adanya  dua  pita  berbentuk  spiral  yang  disebut kromonema  Suryo,  2007:  58.  Kromonema  dikelilingi  oleh  sitoplasma  yang
20
memadat  seakan-akan  merupakan  bungkus  wadah  bagi  kromonema,  wadah ini  disebut  matriks  Dwijoseputro,  1977:  75.  Pada  kromonema  terdapat
penebalan-penebalan  dibeberapa  tempat  yang  dikenal  dengan  kromomer. Beberapa  ahli  sel  menganggap  kromomer  ini  sebagai  bahan  nukleosom  yang
mengendap Suryo, 2008: 17. Bagian  lain  dari  kromosom  berupa  telomer,  merupakan  DNA  tandem
yang berulang repetitif diujung molekulDNA pada kromosom eukariot yang melindungi  gen-gen  organisme  dari  pengikisan  akibat  beberapa  kali  karena
replikasi  berturut-turut  Campbell  dan  Reece,  2010:  344.  Suryo  2008:  18 mengungkapkan  bahwa  telomer  berfungsi  untuk  menghalang-halangi
bersambungnya  kromosom  satu  dengan  kromosom  lainnya.  Satu  lagi  bagian dari  kromosom  yaitu  satelit.  Satelit  merupakan  bagian  kecil  di  ujung
kromosom. Struktur kromosom ditunjukkan dengan Gambar 4.
Gambar 4. Struktur Kromosom Sumber: Strickberger, Monroe W, 1985: 24
21
Cara  mempelajari  kromosom  manusia  telah  digunakan  bermacam- macam  jaringan,  tetapi  yang  paling  umum  digunakan  ialah  kulit,  sumsum
tulang atau darah perifer. Penemuan penting dan sangat popular saat ini ialah dengan  pembuatan  kultur  jaringan.  Mula-mula  mengambil  5  cc  darah  vena.
Sel-sel  darah  dipisahkan,  kemudian  dibubuhkan  pada  medium  kultur  yang mengandung  zat  phytohaemagglutinin  PHA.  Kemudian  sel-sel  lekosit
dipelihara dalam keadaan steril pada  temperatur 37
o
C untuk kira-kira 3 hari. Dalam  waktu  ini  sel-sel  membelah  dan  kemudian  dibubuhkan  zat  kolkisin
sedikit.  Kira-kira  satu  jam  kemudian,  ditambahkan  larutan  hipotonik  salin, sehingga  sel-sel  membesar  dan  kromosom-kromosom  menyebar  letaknya,
sehingga  kromosom-kromosom  dapat  dihitung  dan  dapat  dibedakan  satu dengan lainnya Suryo, 1996: 123.
Langkah  berikutnya  ialah  memotret  kromosom-kromosom  yang letaknya  tersebar  itu  dengan  sebuah  kamera  yang  dipasang  pada  mikroskop.
Kemudian tiap-tiap kromosom pada foto itu digunting, diatur dalam pasangan- pasangan  mulai  dari  yang  paling  besar  ke  yang  paling    kecil.  Pada  manusia
didapatkan 22 pasang autosom dan sepasang kromosom  kelamin.  Pengaturan kromosom secara standar berdasarkan panjang, jumlah serta bentuk kromosom
dari  sel  somatik  suatu  individu  dinamakan  karyotipe  Suryo,  1996:  123. Skema karyotipe dapat dilihat pada gambar 5.
22
Gambar 5. Karyotipe Sumber: Jenkins, John B, 1983: 67
b. Gen
Gen adalah unit pewarisan sifat  yang meneruskan informasi dari induk ke keturunan.  Golongan  darah misalnya, adalah akibat gen-gen tertentu  yang
dimiliki  sesorang  yang  diwariskan  oleh  orangtuanya  Campbell  dan  Reece, 2010:  9.  Bukti  genetik  menunjukkan  bahwa  gen  terletak  secara  linier  pada
kromosom  Crowder,  2006:  3.  Lokasi  spesifik  suatu  gen  pada  suatu kromosom kemudian dikenal dengan nama lokus Campbell dan Reece, 2010:
268. Ekspresi  suatu  gen  dapat  dipengaruhi  oleh  faktor-faktor  lingkungan,
umur,  jenis  kelamin,  species,  fisiologis,  genetik  dan  macam-macam  faktor lainnya  Crowder,  2006:  61.  Gen  menumbuhkan  karakter    sifat  keturunan
baik struktural dan fungsional. Ada 1 gen yang menumbuhkan 1 karakter, ada banyak  gen  menumbukan  1  karakter,  ada  pula  1  gen  yang  menumbukan
banyak  karakter  Wildan  Yatim,  1996:  147.  Sebagian  besar  sel  dalam  suatu organisme  memiliki  rangkaian  gen  yang  identik,  pada  setiap  saat,  dalam  sel
23
hanya  sejumlah  kecil  gen  yang  diekspresikan,  gen  lainnya  tidak  aktif. Organisme
eukariotik mengatur
ekspresi gennya
dalam periode
perkembangan.  Sewaktu  sebuah  telur  yang  telah  dibuahi  berubah  menjadi multisel,  terjadi  sintesis  bermacam-macam  protein,  dalam  jumlah  yang
berbeda.  Pada  manusia,  sewaktu  anak  berkembang  menjadi  remaja  lalu dewasa,  perubahan  fisik  dan  fisiologis  yang  terjadi  adalah  akibat  variasi
ekspresi  gen  dan  dengan  demikian,  variasi  sintesis  protein.  Bahkan  setelah organisme  mencapai  tahap  perkembangan  dewasa,  tetap  terjadi  pengaturan
ekspresi  gen  yang  memungkinkan  sel  tertentu  menjalani  diferensiasi  untuk memperoleh fungsi baru Marks dkk, 2000: 212.
c. DNA
Pada  tahun  1868  seorang  mahasiswa  kedokteran  di  Swedia,  J.F. Miescher,  menemukan  suatu  zat  kimia  bersifat  asam  yang  banyak
mengandung  nitrogen  dan  fosfor.  Zat  ini  diisolasi  dari  nukleus  sel  nanah manusia dan kemudian dikenal dengan nama nuklein atau asam nukleat. Hasil
analisis  kimia  asam  nukleat  menunjukkan  bahwa  makromolekul  ini  tersusun dari  subunit-subunit  berulang  monomer  yang  disebut  nukleotida  sehingga
asam  nukleat  dapat  juga  dikatakan  sebagai  polinukleatida  Agus  Hery Susanto,  2011:  149.  Asam  nukleat  terdiri  dari  dua  tipe,  yaitu;  asam
deoksiribonukleat  atau  DNA  deoxyribonucleic  acid  dan  asam  ribonukleat atau RNA ribonucleic acid Suryo, 2008: 25.
DNA  deoxyribonucleic  acid,  asam  deoksiribonukleat  merupakan molekul asam nukleat beruntai ganda dan berbentuk heliks yang tersusun atas
24
monomer-monomer nukleotida dengan  gula deoksiribosa, mampu bereplikasi dan menentukan struktur terwariskan dari protein-protein suatu sel Campbell
dan  Reece,  2010:  332.  Berbagai  penelitian  telah  diketahui  bahwa  DNA adalah  bahan  genetik  dari  hampir  seluruh  organisme  prokariotik  dan
eukariotik.  DNA  terdapat  di  dalam  inti  sel  terutama  pada  kromosom.  Setiap kromosom  mengandung  satu  molekul  DNA  panjang,  biasanya  mengandung
ratusan gen atau lebih yang tersusun di sepanjang DNA Campbell dan Reece, 2010: 93. DNA manusia mengandung sekitar 50.000 sampai 100.000 gen, 10-
30 kali dari jumlah pada E. coli Marks dkk, 2000: 155-156. Sebagian besar
DNA  terdapat  di  dalam  kromosom,  sedikit  DNA  terdapat  di  dalam mitokondria dan kloroplas dari ganggang dan tumbuhan tingkat tinggi Suryo,
2008: 29. DNA  merupakan  polimer  dari  berbagai  tipe  nukleotida  sebagai  unit
berulang  dengan  jumlah  ratusan  sampai  jutaan  nukleotida  Yohanis  Ngili, 2009:  227.  Setiap  nukleotida  tersusun  oleh  tiga  bagian:  basa  nitrogen,  gula
bergugus lima pentosa dan gugus fosfat. Nukleotida yang tanpa gugus fosfat disebut nukleosida Campbell dan Reece, 2010: 93. Basa-basa nitrogen yaitu
purin dan pirimidin dapat. Purin terdiri dari dua macam basa yaitu adenin A guanin  G.  Pirimidin  terdiri  dari  tiga  basa  yaitu  timin  T,  urasil  U,  dan
cytosin  C  Suleman  Rondonowu,  1989:  136.  Dalam  molekul  nukleotida, gugus  fosfat  terikat  oleh  pentose  pada  atom  C-5.  Basa  purin  dan  purimidin
terikat  pada  pentose  oleh  ikatan  glikosidik,  yaitu  pada  atom  karbon  nomor  1 Pai, 1994: 129-131 Gambar 6.
25
Gambar 6. Basa purin  Adenin dan Guanin dan Pirimidin Timin,Sitosin dan Urasil
Sumber: BSCS, 2006: 41 Molekul-molekul  DNA  memiliki  dua  polinukleotida  yang  membentuk
spiral di sekeliling sumbu khayalan, membentuk heliks ganda  Campbell dan Reece, 2010:95. Kedua untai polinukleotida saling memilin sepanjang sumbu
yang  sama.  Satu  sama  lain  arahnya  sejajar  tetap  berlawanan  antiparalel Agus  Hery  S.,  2011:  152.  Tiap  rantai  nukleotida  di  bentuk  oleh  molekul-
molekul  deoksiribosafosfat  gula-fosfat  yang  seakan-akan  membentuk  induk tangga  dan  dihubungkan  oleh  ikatan  hidrogen  diantara  basa-basa  purin  dan
pirimidin sebagai  anak tangga Suleman Rondonowu, 1989: 140. Dua rantai polinukleotida  saling  berikatan  melalui  ikatan  hidrogen  antara  basa-basa
nitrogen dari rantai yang berbeda Fatchiyah ddk, 2011: 14. Setiap  jenis  basa  tertentu  dalam  heliks  ganda  hanya  dapat  membentuk
pasangan  dengan  satu  jenis  basa  spesifik  yang  lain.  Adenin  A  selalu berpasangan  dengan  timin  T  sedangkan  guanin  G  selalu  berpasangan
dengan sitosin C Campbell dan Reece, 2010: 95. Ikatan antara  adenin A Basa Purin
Basa Pirimidin
26
dan  timin T dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen sedangkan untuk  sitosin C  dan    guanin  G  dihubungkan  oleh  tiga  ikatan  hidrogen  Suleman
Rondonowu, 1989: 140 Gambar 7.
Gambar 7. Struktur Double Heliks DNA Sumber: BSCS, 2006: 45
Polaritas  dari  rantai  DNA  ditunjukkan  dengan  sebutan  ujung  5‟  dan ujung  3‟.  Arah  pembacaan  basa  nukleotida  dari  ujung  5‟  menuju  ujung  3‟.
Ujung 3‟ membawa gugus OH bebas pada posisi 3‟ dari cincin gula, dan ujung 5‟  membawa  gugus  fosfat  bebas  pada  posisi  5‟  dari  cincin  gula  Fatchiyah,
ddk, 2011: 15. DNA  pada  umumnya  terdapat  di  dalam  kromosom  dan  kromosom
terdapat  di  dalam  inti  sel.  Seperti  diketahui  sel  yang  membelah  selalu didahului oleh pembelahan inti sel. Berarti kromosom itu membelah, demikian
27
pula  molekul  DNA  Suryo,  2008:  36.  Menurut  Albert  1994:  145  pada proses  pembelahan  sel,  gen  mengalami  penggandaan  agar  setiap  sel  hasil
pembelahan  memiliki  gen-gen  secara  lengkap.  Melalui  pembelahan  sel, menghasilkan sel-sel anakan dengan kandungan kromosom dan materi genetik
DNA yang sama Agus Hery S., 2011: 54. DNA menjadi pusat pengendali jalannya  metabolisme  di  dalam  sel,  yaitu  dengan  menyandikan  protein
Muhammad Jusuf dan Sagung Seto, 2001: 182. DNA  mempunyai  kemampuan  untuk  menggandakan  diri  sendiri  atau
replikasi,  kemampuan  ini  disebut  autokatalik  Suleman  Rondonowu,  1989: 142.  Pembelahan  DNA  sintesis  DNAduplikasi  sudah  dimulai  sejak
interfase  yaitu  pada  fase  sintesis  S  pada  siklus  sel  Subowo,  2011:  156. Replikasi  sendiri  membutuhkan  energi  berupa  ATP  Wildan  Yatim,1996:
151. Replikasi  DNA  bakteri  :  1  helikase  membuka  uliran  heliks  induk
DNA.  2  molekul  protein  pengikatan  untai-tunggal  menstabilkan  untai- cetakan yang terbuka 3 untai maju leading strand disintesis terus menerus
dengan arah 5‟
3‟ oleh DNA polimerase  III.  Untai maju  leading strand mulai  disintesis  oleh    DNA  polimerase  III,  setelah  primer  RNA  dibuat  oleh
enzim primerase. Rantai nukleotida awal yang dihasilkan selama sintesis DNA sebenarnya  merupakan  bentangan  pendek  RNA,  bukan  DNA,  rantai  ini
disebut primer. Untuk memperpanjang untai baru DNA yang satu lagi ke arah yang  menjauhi  garpu  replikasi.  Untai  DNA  yang  memanjang  ke  arah  ini
disebut  untai  lamban  lagging  strand.  Untai  lamban  disintesis  secara
28
tersendat-sendat.  4 Enzim primerase menggabungkan nukleotida-nukleotida RNA  ke  dalam  primer,  DNA  polimerase  III  menambahkan  nukleotida  DNA
ke  primer  untuk  membentuk  fragmen  Okazaki.  5  DNA  polimerase  III menyelesaikan  sintesis  fragmen  keempat.  Saat  mencapai  primer  RNA  di
fragmen  ketiga,  DNA  polimerase  III  melepaskan  diri,  bergerak  ke  garpu replikasi  dan  menambahkan  nuklotida  DNA  ke  ujung  3‟  primer  fragmen
kelima.  6  DNA  polimerase 1 menyingkirkan primer dari ujung 5‟ fragmen
kedua, menggantikan primer dengan nukleotida DNA yang ditambahkan satu demi satu ke ujung 3‟ fragmen ketiga. Penggantian nukleotida RNA berakir
dengan  DNA  mengasilkan  tulang  p unggung  gugus  fosfat  dengan  ujung  3‟
bebas.7  DNA  ligase  mengikatkan  ujung  3‟  fragmen  kedua  ke  ujung  5‟ fragmen pertama Campbell dan Reece, 2010: 342 Gambar 8.
Gambar 8. Replikasi DNA Bakteri Sumber: Campbell dan Reece, 2010: 342
Beberapa  enzim  yang  dibutuhkan  dalam  replikasi  DNA  beserta fungsinya sebagai berikut, helikase merupakan enzim yang dapat menguraikan
heliks  ganda  DNA,  memisahkan  dan  menjadikan  kedua  untai  siap  sebagai untai  cetakan  baru.  Topoisomerase  membantu  mengurangi  tegangan
29
„pembukaan  berlebihan‟  di  depan  garpu  replikasi  dengan  cara  mematahkan, memutir  dan  menggabungkan  kembali  untai-untai  DNA.  DNA  polimerase
berfungsi  mengkatalis  sintesis  DNA  baru  dengan  cara  menambahkan nukleotida-nukleotida  ke  rantai  yang  telah  ada  sebelumnya.  DNA  ligase
berfungsi menggabungkan 3‟ dari DNA yang menggantikan primer ke bagian lain  dari  untai  maju  dan  menggabungkan  fragmen-fragmen  Okazaki  menjadi
untai DNA tak terputus Campbell dan Reece, 2010: 338-342 Gambar 9.
Gambar 9.Beberapa enzim yang terlibat dalam replikasi DNA Sumber: Strickberger, Monroe W, 1985: 77
Berdasarkan pengamatan-pengamatan diduga terdapat tiga hipotesa cara replikasi DNA Gambar 10.
1 Semikonservatif, yaitu dua rantai spiral dari double helix memisahkan
diri. Tiap rantai dari DNA berlaku sebagai pencetak membentuk rantai pasangan komplemen yang baru.
30
2 Konservatif  yaitu  double  helix  DNA  induk  tetap  utuh,  tetapi
keseluruhan molekul DNA dapat mencetak molekul DNA baru. 3
Dispersif  yaitu  kedua  rantai  DNA  induk  terputus-putus  kemudian segmen-segmen  induk  saling  bersambungan  dengan  yang  baru
membentuk  dua  molekul  DNA  baru  dengan  urutan  basa-basa  yang sama dengan molekul DNA induk Suleman Rondonowu, 1989: 145.
Gambar 10: Model Replikasi DNA Sumber: Lewis, 2010: 137
Menurut  Watson  dan  Crick  molekul  DNA  mempunyai  struktur  double helix  dimana  basa-basa  komplementer  letaknya  berpasang-pasangan  yang
dihubungkan  oleh  ikatan  hidrogen,  sehingga  membenarkan  replikasi  DNA adalah  berlangsung  secara  semikonservatif.  Replikasi  cara  semikonservatif
adalah  berlaku  untuk  semua  organisme,  prokariot  maupun  eukariotik;  jadi berlaku  universal.  Kemudian  telah  dibuktikan  pula  bahwa  duplikasi  atau
31
replikasi  pada  kromosom  adalah  juga  berlaku  sama  dengan  cara semikonservatif Suleman Rondonowu, 1989: 145-147.
d. RNA
Molekul  RNA  merupakan  untaian  molekul  nukleotida  yang  bentuknya komplementer  dengan  molekul  yang  mempunyai  berbagai  kepentingan,
namun  umumnya  diperlukan  untuk  sintesis  protein.  RNA  berbentuk  untai tunggal Subowo, 2011: 154 Gambar 11.
Gambar 11. Struktur Nukleotida RNA Sumber : Solomon, Eldra P, 2008: 282
Seperti halnya DNA molekul RNA terdiri dari nukleotida-nukletida dari gula,  fosfat,  dan  basa-basa  purin  dan  pirimidin,  hanya  perbedaannya  pada
RNA  terdapat  gula  ribosa  dan  basa  timin  diganti  dengan  urasil  Suleman
32
Rondonowu,  1989:  145.  Molekul  RNA  biasanya  lebih  pendek  daripada molekul DNA Crowder, 2006: 93
Transfer  RNA  dibentuk  menggunakan  DNA  sebagai  cetakan  dengan dibantu enzim RNA polimerase Suleman Rondonowu, 1989: 150. Dalam sel
eukariotik, tRNA, seperti mRNA dibuat di dalam nukleus dan harus berpindah dari  nuleus  ke  sitoplasma,  tempat  translasi  terjadi.  tRNA  berfungsi
menstransfer  asam  amino  dari  sekumpulan  asam  amino  di  sitoplasma  ke ribosom.  Suatu  molekul  tRNA  terdiri  dari  seutas  untai  RNA  tunggal  yang
panjangnya hanya sekitar 80 nukleotida. Rentangan basa komplementer  yang dapat  saling  berikatan  hidrogen,  untaian  tunggal  ini  dapat  menggulung  dan
membentuk  struktur  tiga  dimensi.  Dengan  dipipihkan  ke  dalam  satu  bidang untuk  menunjukkn  perpasangan  basa  ini,  molekul  tRNA  terlihat  seperti  daun
semanggi.  Karena  keberadaan    tRNA  sebenarnya  memuntir  dan  menggulung menjadi  struktur  berdimensi  tiga  padat  berbentuk  kira-kira  seperti  huruf  L
Campbell dan Reece, 2010: 365. Ribosom RNA atau rRNA terutama terdapat di dalam ribosom Suryo,
1986:  42.  Sekitar  dua  per  tiga  massa  ribosom  terdiri  atas  rRNA,  yang  bisa terdiri  atas  tiga  molekul  pada  bakteri  atau  empat  pada  eukariot.  Karena
sebagian  besar  sel  mengandung  ribuan  ribosom,  rRNA  adalah  tipe  RNA seluler  yang  paling  melimpah  Campbell  dan  Reece,  2010:  365.  rRNA
membentuk  bagian  dari  ribosom.    rRNA  memiliki  hubungan  dengan  protein untuk membentuk unit ribosom  Crowder, 2006: 103. rRNA sendiri bertugas
mensintesis  protein  dengan  menggunakan  bahan  asam  amino.  Prosesnya
33
berlangsung di ribosom dan hasilnya berupa polipeptida Suryo, 2008: 41-43. rRNA
dibuat  menggunakan  DNA  sebagai  cetakan  dibantu  oleh  enzim  RNA polimerase,  proses  ini  terjadi  di  dalam  inti  sel  Suleman  Rondonowu,  1989:
150. e.
Kodon Dalam  tahun  1968  Nirenberg,  Khorana  dan  Holley  menerima  hadiah
Nobel  untuk  pekerjaan  mereka  dalam  menciptakan  kode  genetik,  yaitu menerangkan  bagaimana  sebuah  gen  mengontrol  pengaturan  asam  amino
dalam protein tertentu Suryo, 2008: 43. Kodon terbentuk oleh tiga basa pada dRNA  mRNA  Pai,  1992:  127.  Kode  tripletkodon    menentukan  satu  jenis
asam  amino  pada  urutan  polipeptida  dalam  molekul  protein  Suleman Rondonowu,  1989:  147.  Oleh  karena  basa  pada  RNA  ada  empat  buah  yaitu
A, U, C, G maka akan terdapat 4
3
kombinasi atau 64 buah kodon. Mengingat jumlah asam amino hanya 20 buah,  maka tidak setiap kodon disediakan bagi
satu  macam  asam  amino.  Umumnya  beberapa  jenis  kodon  disediakan  untuk satu macam asam amino. Hanya triptofan dan metionin yang mempunyai satu
jenis kodon Pai, 2004: 328 Tabel 1. Kodon  AUG  disebut  kodon  permulaan,  karena  kodon  ini  memulai
untuk sintesis polipeptida. Juga ada beberapa kodon yang tidak berarti karena tidak  merupakan  suatu  kode  untuk  salah  satu  asam  amino  sehingga  disebut
kodon  stop  Suleman  Rondonowu,  1989:  152-153.  Kodon  stop  misalnya UAA, UAG dan UGA Suryo, 2008: 46.
34
Tabel 1. Kode Genetik
Pada  ribosom  akan  terjadi  proses  penerjemahan  kode-kode  genetik kodon  yang  dibawa  mRNA.  Dalam  penerjemahan  tersebut  akan  terlibat
tRNA  yang  membawa  antikodon,    tRNA  tersebut  menggandeng  asam  amino Sumadi dan Aditya Marianti, 2007: 147. Kodon yang berupa 3 basa mRNA
berpasangan dengan 3 basa dari tRNA  yang disebut  antikodon Suryo, 2008: 47. Ketika suatu molekul  tRNA tiba di ribosom, molekul tersebut membawa
suatu  asam  amino  spesifik  pada  salah  satu  ujungnya.  Pada  ujung  lain    tRNA terdapat  suatu  triplet  nukleotida  yang  disebut  antikodon,  yang  berpasangan
basa dengan kodon komplementer pada mRNA. Proses pengenalan melibatkan antikodon tRNA dengan kodon mRNA yang sesuai. Jika terdapat satu varietas
tRNA untuk  setiap kodon mRNA  yang menspesifikan asam  amino, akan  ada 61 tRNA. Pada kenyataannya, hanya ada sekitar 45, yang menandakan bahwa
35
sebagian  tRNA  pastilah  bisa  mengikat  lebih  dari  satu  macam  kodon Campbell dan Reece, 2010: 365-367.
f. Sintesis Protein
Gen  menyediakan  instruksi  untuk  membuat  protein  spesifik.  Akan tetapi,  gen  tidak  membangun  protein  secara  langsung.  Pelaksana  sintesis
protein adalah mRNA,  dan  tRNA Wildan Yatim, 1996: 240. Dalam proses sintesisi  protein  molekul  DNA  berperan  sebagai  cetakan  bagi  terbentuknya
RNA,  sedangkan  molekul  RNA  kemudian  mengarahkan  urutan  asam  amino dalam  pembentukan  molekul  protein  yang  berlangsung  dalam  ribosom
Pai.2006:326.  Sintesis protein berlangsung dalam  sitoplasma terutama pada struktur sitologik yaitu ribosom Suleman Rondonowu, 1989: 154.
Sintesis  protein  adalah  proses  pembentukan  protein,  dengan  cara pembentukan ikatan peptide antara dua buah asam amino; ujung
–COOH pada sebuah asam amino mengadakan ikatan dengan ujung
–NH
2
pada asam amino yang  lain,  dengan  mengeluarkan  H
2
O  Wayan  Bawa,  1988:  116-117.  Bahan sintesis protein adalah asam amino Wildan Yatim, 1996: 240.
Tahapan  sintesis  protein  meliputi  dua  tahap  yaitu  transkripsi  dan translasi:
1 Transkripsi:
Transkripsi  adalah  transfer  informasi  genetik  yang  berasal  dari  DNA untuk  membentuk  RNA  dengan  menggunakan  cetakan  DNA  Klug,  2000:
284.  Dalam  proses  transkripsi  DNA  mensintesis  RNA,  yang  terdiri  dari tRNA,  rRNA,  mRNA  Wildan  Yatim,  1996:  150.  Bagian  DNA  yang
36
ditranskripsikan menjadi satu molekul RNA disebut unit transkripsi Campbell dan Reece, 2010: 359. Tahap transkripsi secara umum diawali dengan double
helix DNA    membuka  di  bawah  pengaruh  RNA  polimerase.  Setelah    double
helix DNA  sebagian  membuka,  maka  mRNA  dibentuk  sepanjang  salah  satu
pita  DNA  itu.    mRNA  ini  komplememter  dengan  basa  yang  menyusun  pita DNA  itu.    mRNA  dikatakan  telah  disalin  dari  DNA,  artinya  mRNA  telah
membawa  pesaninformasiketerangan  dari  gen.  Pita  DNA  yang  dapat mencetak  mRNA disebut pita sens, sedangkan pita DNA yang tidak mencetak
mRNA disebut pita antisens Campbell dan Reece, 2010: 359. mRNA  yang  telah  selesai  menerima  pesan  genetik  dari  DNA  segera
meninggalkan nukleus melalui pori-pori dari membran nukleus dan menuju ke ribosom  dalam  sitoplasma.  mRNA  menempatkan  diri  pada  leher  ribosom.
Sementara  itu  tRNA  dalam  sitoplasma  mengikat  asam  amino  yang  telah berenergi  ATP.  Sebuah  molekul  tRNA  mengikat  satu  asam  amino  saja,
sehingga  paling  sedikit  ada  20  tRNA.  Proses  pengikatan  asam  amino  ini diperlukan enzim amino asil sintetase, paling sedikit sejumlah 20 enzim amino
asil  sintetase  semacam  ini.  Selanjutnya  tRNA  yang  telah  mengikat  asam amino akan menuju ke ribosom Campbell dan Reece, 2010: 360.
Transkripsi  Gambar  12  memiliki  beberapa  tahap  yaitu  inisiasi, elongasi dan terminasi
a Tahap  inisiasi  transkripsi:  setelah  RNA  polimerase  berikatan  ke
promoter  sekuensbagian  DNA  tempat  RNA  polimerase  melekat  dan menginisiasi  transkripsi  disebut  promoter,  untai-untai  DNA
37
membuka,  dan  RNA  polimerase  menginisiasi  sintesis  RNA  di  titik mulai pada untai cetakan Campbell dan Reece, 2010: 359-360.
b Tahap  pemanjangan  transkripsi:  RNA  polimerase  bergerak  di
sepanjang  DNA,  membuka  putiran  heliks  ganda  DNA,  mengekspos membuka  sekitar  10  sampai  20  basa  DNA  dalam  satu  waktu  untuk
perpasangan dengan nukleotida RNA. RNA polimerase menambahkan nukleotida  ke  ujung  3‟  RNA  yang  sedang  tumbuh  sambil  terus
menyusuri  heliks  ganda  memperpanjang  RNA  dari  ujung  5‟  ke  3‟. Setelah  gelombang  sintesis  RNA  yang  maju  ini,  molekul  RNA  baru
akan  melepaskan  diri  dari  cetakan  DNA-nya,  dan  heliks  ganda  DNA terbentuk kembali Campbell dan Reece, 2010: 360. Molekul mRNA
komplementer  dengan  cetakan  DNA,  karena  basa-basa  RNA  dirakit pada  cetakan  berdasarkan  aturan  perpasangan  basa  Campbell  dan
Reece, 2010: 357. Gugus basa T DNA disalin menjadi A dari RNA, G menjadi  C,  C  menjadi  G,  kecuali  A  tidak  disalin  menjadi  T,  karena
RNA tidak memiliki gugus T. Untuk untaian molekul RNA T diganti dengan  gugus  U.  Sebagai  contoh,  apaabila  DNA  dengan  urutan  basa
nukleotida sebagai:
TAC-CAA-TTG-GAC-ATT maka
akan ditranskripsi menjadi mRNA dengan urutan : AUG-GUU-AAC-CUG-
UAA Subowo, 2011: 180. c
Tahap  terminasi  transkripsi:  transkripsi  berlanjut  melalui  sekuens terminator  pada  DNA.  Terminator  yang  ditranskripsikan  suatu
sekuens RNA berfungsi sebagai sinyal terminasi, menyebabkan RNA
38
polimerase  melepaskan  diri  dari  DNA  dan  mengakhiri  transkripsi, yang  bisa  digunakan  langsung  sebagai  mRNA  Campbell  dan  Reece,
2010: 361.
Gambar 12. Mekanisme Transkripsi Sumber: Campbell dan Reece, 2011: 360
Pada  bakteri,  transkripsi    berlanjut  melalui  sekuens  terminator pada  DNA.  Terminator  yang  ditranskripsikan  suatu  sekuens  RNA
berfungsi  sebagai  sinyal  terminasi,  menyebabkan  RNA  polimerase melepaskan  diri  dari  DNA  dan  mengakhiri  transkripsi,  yang  bisa
digunakan langsung sebagai mRNA. Pada eukariot, RNA polimerase II menstranskripsikan  sekuens  pada  DNA  yang  disebut  sekuens  sinyal
poliadenilasi,  yang  mengkode  sinyal  poliadenilasi  AAUAAA  pada pre-mRNA.  Kemudian,  pada  suatu  titik  kira-kira  10  sampai  35
39
nukleotida  yang  mengarah  ke  hilir  sinyal  AAUAAA,  protein-protein yang  berasosiasi  dengan  transkrip  RNA  yang  sedang  tumbuh
memotong bagian itu hingga terlepas dari polimerase, dan pre-mRNA dilepaskan.  Sebagian  besar  gen  eukariotik  dan  transkrip  RNAnya
mengandung  rentangan  panjang  nukleotida  bukan  wilayah-wilayah yang tidak ditranslasikan. Sebagian besar sekuens bukan pengkode  ini
berselang-seling  dengan  segmen-segmen  pengkode  pre-mRNA. Campbell dan Reece, 2010: 361-362.
2 Translasi:
Translasi  adalah  proses  dimana  urutan  kode  pada  mRNA  di terjemahkan  ke  urutan-urutan  asam  amino  pada  rantai  polipeptida  Suleman
Rondonowu, 1989: 153. Translasi dilaksanakan dalam ribosom yang terdapat dalam  sitoplasma,  untuk  translasi  dilibatkan  2  jenis  RNA  yaitu  tRNA  dan
rRNA  Subowo,  2011:  186.  Energi  dibutuhkan  untuk  aspek  tertentu  dari inisiasi, pemanjangan dan terminasi translasi. Energi tersebut disediakan oleh
hidrolisis  GTP  guanine  trifosfat.  Sel  menggunakan  energi  dalam  bentuk molekul  GTP  untuk  membentuk  kompleks  inisiasi.  Pada  tahap  elongasi
dibutuhkan 2 energi berupa GTP, yaitu saat pengenalan kodon dan translokasi. Pada  tahap  terminasi  dibutuhkan  2  molekul  GTP  untuk  penguraian  rakitan
translasi Campbell dan Reece, 2011: 368-369. Proses  translasi  diawali  dengan  tRNA  yang  berada  di  sitoplasma
mengikat  asam  amino  yang  berenergi  dengan  ATP.  Asam  amino  melekat  ke tRNA  oleh  enzim  yang  sangat  spesifik  yang  dikenal  sebagai  aminoasil
–
40
tRNA  sintetase.  Pengaktifan  asam  amino  dengan  cara  bereaksi  dengan  ATP menghasilkan  kompleks  enzim  aminoasil  AMP  dan  pirofosfat.  Asam  amino
yang  telah  diaktifkan  dipindahkan  ke  gugus  2‟-  hidroksil  atau  3‟  hidroksil urutan CCA di ujung -
3‟ tRNA, dan AMP dilepaskan  Marks, 2000: 199. Translasi Gambar 13 memiliki beberapa tahap yaitu inisiasi, elongasi
dan terminasi. a
Inisiasi  translasi:  subunit  ribosom  kecil  berikatan  dengan  sebuah  molekul mRNA  sekaligus  tRNA  inisiator  spesifik  yang  mengangkut  asam  amino
metionin.  Pada  bakteri,  subunit  kecil  berikatan  dengan  mRNA  pada sekuens RNA spesifik  yang terletak tepat di bagian hulu dari kodon mulai
yaitu  AUG.    Pada  eukariota,  subunit  kecil,  yang  telah  berikatan  dengan tRNA  inisator,  berikatan  dengan  ujung  5‟  mRNA  dan  bergerak,  atau
memindai, ke arah hilir di sepanjang mRNA hingga mencapai kodon mulai, dan  tRNA  inisator  membentuk  iktan  hidrogen  dengan  kodon  tersebut.
tRNA  inisator  dengan  antikodon  UAC,  berpasangan  basa  dengan  kodon mulai AUG. tRNA ini mengangkut asam amino metionon Met Campbell
dan Reece, 2010: 368. b
Pada tahap pemanjangan dari translasi, asam amino ditambahkan satu per satu  ke  asam  amino  sebelumnya.  Siklus  pemanjangan  memakan  waktu
kurang dari sepersepuluh detik pada bakteri,  dan  diulangi  setiap kali asam amino  ditambahkan    ke  rantai  itu  sampai  polipeptida  selesai  dibentuk.
Siklus pemanjangan translasi :
41
1  pengenalan  kodon,  antikodon  dari    tRNA  aminoasil  yang  datang  akan berpasangan  basa  dengan  kodon  mRNA  komplementer  di  siklus  A.
Hidrolisis GTP meningkatkan akurasi dan efisiensi dari langkah ini. 2  pembentukan  ikatan  peptide  :  molekul  rRNA  subunit    ribosom  besar
mengkatalis  pembentukan  sebuah  ikatan  peptide  di  antara  asam  amino baru di  situs A dan ujung karboksil  polipeptida yang sedang tumbuh di
situs P. Langkah ini menyingkirkan polipeptida dari tRNA di situs P dan melekatkanya ke asam amino  tRNA di situs A.
3  translokasi:  ribosom  mentranslokasikan  tRNA  di  situs  A  ke  situs  P. tRNA  kosong  di  situs  P  bergerak  ke  situs  E,  dan  dilepaskan  di  situ.
mRNA bergerak terus bersama  tRNA- tRNA yang berikatan dengannya, membawa  kodon  berikut  untuk  ditranslasikan  ke  dalam  situs  A.
Ribosom  siap  untuk  tRNA  aminoasil  berikutnya  Campbell  dan  Reece, 2010: 369.
c Terminasi  translasi:  pemanjangan  berlanjut  sampai  kodon  stop  pada
mRNA  mencapai  situs  A  di  ribosom.  Tripet  basa  UAG,  UAA,  dan  UGA tidak  mengkodekan  asam  amino,  melainkan  bekerja  sebagai  sinyal  untuk
menghentikan  translasi.  suatu  protein  yang  disebut  faktor  pelepasan berikatan  langsung  dengan  kodon  stop  di  situs  A.  Faktor  pelepasan
menyebabkan penambahan molekul air, sebagai pengganti asam amino, ke rantai  polipeptida.  Reaksi  ini  memutus  menghidrolisis  ikatan  antara
polipeptida  yang  sudah  selesai  dengan  tRNA  di  situs  P,  sehingga melepaskan  polipeptida  melalui  terowongan  keluar  pada  subunit  besar
42
ribosom.  Kedua  subunit  ribosom  dan  komponen-komponen  rakitan  lain memisahkan diri. Penguraian rakitan translasi membutuhkan hidrolisis dua
molekul GTP lagi Campbell dan Reece, 2010: 370.
Gambar 13. Mekanisme Translasi Sumber: Campbell dan Reece.2010: 368-370
                