GEN, Pengertian dan Fungsinya

Adalah W.Johansen( 1898 ), seorang ilmuwan yang mengenalkan istilah GEN untuk menjelaskan factor / elemen / determinan pada masa Mendel.

Posisi Gen [ dr : id.wikipedia.org ]

Apakah GEN itu ?

Kata Gen berasal dari bahasa Belanda: gen , yang berarti  unit pewarisan sifat bagi organisme hidup.

Menurut Morgan, gen adalah suatu zarah ( zat yang berukuran sangat kecil ) yang kompak dan menempati suatu tempat pada kromosom bernama lokus. Oleh Morgan juga dikatakan, gen mengandung satuan informasi genetic dan mengatur sifat menurun tertentu.

Beberapa pendapat terkini mendefinisikan gen sebagai suatu lokasi tertentu pada genom yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator ( pengendali ), sasaran transkripsi, atau peran-peran fungsional lainnya.

Apa fungsi GEN ?

Dari beberapa pendapat yang dikemukakan para ahli, GEN memiliki fungsi sebagai : 

•  Pengatur metabolism tubuh, pertumbuhan dan perkembangan organism
• Penyampai informasi genetic dari induk kepada keturunannya [ dari generasi ke generasi berikutnya ].

Bagaimana bentuk GEN itu ?

Secara fisik, gen berbentuk urutan DNA yang menyandikan  suatu protein/ polipeptidatertentu , atau seuntai RNAyang memiliki fungsi bagi organisme yang memilikinya. Urutan DNA berupa rangkaian basa nitrogen dari jenis pirimidin [ timin dan sitosin ] maupun dari jenis purin [ adenine dan guanine ]. Kombinasi keempat jenis basa nitrogen membentuk rangkaian 3 basa nitrogen [ triplet ] yang sering disebut kodogen yang sangat panjang dimana setiap kodogen menyandikan jenis asam amino tertentu yang bila dirangkai akan membentuk polipeptida yang akhirnya membentuk suatu protein tertentu. itulah .

Bagaimana Gen membentuk protein ?

Protein disintesis oleh tubuh organism melalui sebuah proses yang disebut sintesis protein. Pembentukan sebuah protein dikendalikan oleh molekul DNA. Ini berarti bahwa, gen mengendalikan pembentukan protein.

Sebagai contoh : ketika sebuah molekul DNA memiliki rangkaian kodogen SGT-GST-TTS-STT maka DNA akan membentuk kode [ melalui mRNA ] dengan rangkaian kodon GSA-SGA-AAS-GAA maka dalam sintesis akan terbentuk rangkaian asam amino berupa alanin-arginin-asparagin-asam glutamate. Rangkaian asam-asam amino inilah yang akhirnya membentuk sebuah polipeptida.

Penggunaan istilah  "gen" dalam kehidupan sehari-hari ( misalnya "gen cerdas" atau "gen warna rambut" ) sering kali dimaksudkan untuk alel[ pilihan variasi yang tersedia oleh suatu gen ]. Meskipun ekspresi alel dapat serupa, orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipikberbeda.

Gen diwariskan oleh satu individu kepada keturunannya melalui suatu proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan demikian, informasi yang menjaga keutuhan bentuk dan fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga.

Keterkaitan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme Lemak dan Protein

Seperti halnya karbohidrat, lemak merupakan
substrat penting dalam proses respirasi. Lemak disintesis dari karbohidrat atau
protein melalui asetil koenzim A dan gliserol yang berasal dari fosfogliseraldehid ( PGAL ), di mana
PGAL merupakan senyawa antara dalam tahap glikolisis dan daur krebs.
Secara  kimiawi, lemak tersusun dari
penggabungan suatu asam lemak dengan
gliserol. Agar dapat digunakan
sebagai substrat respirasi ( reaksi katabolitik ) lemak terlebih dahulu
dibongkar menjadi asam lemak dan gliserol. Kemudian gliserol diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat, untuk
selanjutnya diubah menjadi

fosfogliseraldehida
yang merupakan zat antara pada tahap glikolisis dan daur krebs.Sementara itu
asam lemak diubah menjadi molekul asetil
ko A dan masuk ke jalur respirasi.

            Berbeda
dengan lemak, protein merupakan molekul yang pembentukannya melibatkan DNA, RNA
dan ribosom. Protein di dalam sel tersusun dari asam amino. Beberapa asam amino dapat diubah menjadi glukosa  ( alanin, serin, glisin, sistein, metionin
dan triptofan ). Dan beberapa asam amino lainnya seperti :  fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan
lisin dapat diubah menjadi asam lemak. Dalam reaksi katabolitik, protein dipecah
menjadi asam amino. Asam amino ini dapat masuk ke jalur respirasi  melalui cara transaminasi ( pemindahan gugus amin-NH₂ ) maupun deaminasi ( pembuangan gugus amin ).
Asam amino seperti  alanin, serin,
glisin, sistein diubah menjadi asam piruvat dan masuk ke dalam mitokondria
untuk dimanfaatkan dalam respirasi. Sedangkan asam amino seperti fenilalanin, tirosin,
leusin, isoleusin dan lisin diubah menjadi asetil ko A untuk selanjutnya
mengikuti jalur respirasi.

            Dalam
proses repirasi, karbohidrat merupakan molekul pertama yang menjadi substrat
respirasi, Jika karbohidrat habis maka baru lemak yang akan dioksidasi. Jika
karbohidrat dan lemak sudah tidak ada lagi maka protein akan dibongkar menjadi
asam amino untuk dioksidasi.

Dari ketiga substrat
respirasi tersebut, karbohidrat merupakan substrat respirasi yang utama. Jumlah
energi yang dihasilkan oleh setiap gram protein setara dengan jumlah energi
yang dihasilkan oleh setiap gram karbohidrat, yaitu + 4,1 kkal.
Sementara, setiap gram lemak bila dioksidasi akan menghasilkan 2 kali lipat
dari jumlah energi yang dihasilkan oleh karbohidrat dan protein setiap gramnya
yaitu + 9,3 kkal. 1 Molekul lemak + 2H₂O à 2 C₆H₁₂O₆ (
glukosa ). Perbandingan C : H : O molekul lemak ( misalnya : tristerin ) adalah
57 : 110 : 6. Pada molekul karbohidrat perbandingan C : H : O adalah 6 : 12 : 6
. Itulah sebabnya energi yang digunakan dalam oksidasi lemak jauh lebih banyak.
Rantai asam lemak yang banyak mengandung gugus –CH₂  merupakan bentuk penyimpanan yang ideal untuk
surplus energi metabolic. Zat ini dalam bentuk sangat tereduksi, sehingga
energi yang dihasilkan juga besar. Di sisi lain, lemak disimpan dalam bentuk
paling pekat dan sedikit mengandung air, di mana energi potensial dapat
disimpan. Sementara itu, pada oksidasi protein di dalam tubuh produk akhir
katabolismenya adalah urea dan senyawa nitrogen lainnya, ditambah CO₂
dan H₂O. Itulah sebabnya nilai kalori protein dalam tubuh hanya +
4,1kkal / gram.

Catatan : setiap penggunaan per liter O₂
untuk katabolisme, akan membebaskan energi sebesar 4,82 kalori ( 4,82 kkal ).

Sumber pustaka :

1. D.A.Pratiwi dkk,
Biologi SMA kelas XII, Erlangga, Jakarta, 2006

2. John W Kimball,
Biologi jilid 1 ,Erlangga, Jakarta,
1999.

Beberapa macam Hormone yang berperan dalam Pertumbuhan Tumbuhan

Hormon pada tumbuhan ( fitohormon )  merupakan salah satu factor internal yang memiliki

pengaruh penting terhadap pertumbuhan tumbuhan selain factor genetic. Fitohormon merupakan
zat ( zat tumbuh ) yang disintesis pada sel / jaringan tertentu pada tumbuhan, seperti : embrio dalam biji, meristem batang, daun-daun muda, akar bahkan buah.

Beberapa jenis fitohormon  beserta peran / fungsinya antara lain :

NO	Nama hormone	Peranan / fungsi
1	Auksin	Merangsang pemanjangan dan pembesaran ukuran sel ( baik pada batang maupun akar )
		Merangsang pembentukan bunga dan buah
		Merangsang pembentukan akar lateral
		Merangsang terjadinya proses deferensiasi Mendorong adanya dominansi apikal
2	Giberelin	Merangsang pembelahan sel cambium
		Merangsang pembungaan
		Merangsang pembentukan buah tanpa biji
		Merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga ukuran raksasa
3	Sitokinin	Menggiatkan pembelahan sel
		Memperngaruhi pertumbuhan sel
		Mempengaruhi pertumbuhan tunas
4	Asam absisat	Menghambat perkecambahan biji
		Mempengaruhi proses pembungaan
		Memperpanjang masa dormansi umbi
		Mempengaruhi pucuk tumbuhan untuk melakukan dormansi
5	Gas etilen	Mendorong proses pematangan buah
		Merangsang pengguguran daun dan buah Menyebabkan batang tumbuh menjadi tebal
6	Kalin, meliputi Filokalin Kaulokalin Rizokalin Anthokalin	Merangsang pertumbuhan daun
		Merangsang pertumbuhan batang
		Merangsang pertumbuhan akar
		Merangsang pertumbuhan bunga
7	Asam traumalin  ( hormone luka )	Berperan dalam regenerasi sel ( membantu menutupnya luka pada akar maupun batang )

Tahap-tahap pembelahan Meiosis dan ciri-ciri

Seperti halnya mitosis, meiosis merupakan pembelahan sel secara tidak langsung melalui dua tahapan meiosis I dan meiosis II, tanpa melalui interfase.

Secara ringkas ciri-ciri setiap tahapan dalam meiosis I dan meiosis II seperti dijelaskan dalam bentuk table berikut.

Tabel Ciri-ciri tahapan dalam meiosis 1 dan meiosis 2

No	Tahapan	Sub tahap	Ciri-ciri utama	Ket
1	Meiosis 1	Profase I	·  Benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom (= leptonema ) ·  Setiap kromosom homolog ( bivalen ) bergandengan (=zigonema ) ·  Tiap bagian kromosom homolog mengganda membentuk tetrad (=pakinema) ·  Kromatid dari setiap belahan kromosom memendek dan membesar (=diplonema ) ·  Sentriol membelah dua, muncul benang gelendong, membrane inti dan nucleolus menghilang (=diakinesis )
		Metaphase I	·  Setiap tetrad berada pada bidang metaphase/dataran metaphase
		Anaphase I	·  Masing-masing tetrad memisahkan diri dari pasangannya, dan bergerak menuju kea rah dua kutub yang berlawanan
		Telofase I	·  Masing-masing tetrad semakin mendekati kutub ·  Membrane sel dan nucleolus mulai dapat diindera ·  Terbentuk bidang pembelahan pada bagian tengah-tengah sel ·  Kromatid meregang membentuk benang-benang kromatin ·  Terbentuk 2 sel anak dengan jumlah kromosom sama dengan induknya
Tanpa adanya interfase, 2 sel anak yang terbentuk akan melanjutkan ke tahap meiosis II.
2	Meiosis II	Profase II	·  Benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom ·  Setiap kromosom homolog / bivalen bergandengan ·  Kromosom tidak mengganda ·  Sentriol membelah dua, muncul benang gelendong, membrane inti dan nucleolus menghilang
		Metaphase II	·  Setiap pasangan kromosom homolog berada pada bidang metaphase/dataran metaphase
		Anaphase II	·  Masing-masing kromosom memisahkan diri dari pasangannya, dan bergerak menuju kea rah dua kutub yang berlawanan
		Telofase II	·  Masing-masing kromosom semakin mendekati kutub ·  Membrane sel dan nucleolus mulai dapat diindera ·  Terbentuk bidang pembelahan pada bagian tengah-tengah sel ·  kromosom meregang membentuk benang-benang kromatin ·  Terbentuk 4 sel anak dengan jumlah kromosom sama dengan induknya

sumber : http://t0.gstatic.com/images?

Tahap-tahap pembelahan Mitosis

Sebagaimana layaknya sebuah benda / materi yang bersifat hidup, sebuah sel juga menunjukkan kemampuannya dalam melakukan reproduksi. Reproduksi sebuah sel terutama sel-sel somatis ( sel penyusun tubuh pada organisme multiseluler ) dilakukan dengan cara pembelahan sel. 

Pada umumnya para ahli biologi mengelompokkan pembelahan sel ke dalam 2 kelompok besar, yaitu :

1. Pembelahan sel secara langsung, yang berarti sel membelah tanpa bisa dikenali adanya tahapan-tahapan tertentu. Ada yang menyebutnya dengan istilah amitosis
2. Pembelahan sel secara tidak langsung, yang berarti sel membelah melewati tahapan-tahapan tertentu.

Pembelahan sel secara tidak langsung, dikelompokkan menjadi 2 yaitu pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis.

Pada kesempatan ini, akan saya sampaikan khusus mengenai pembelahan mitosis, tahap-tahap serta ciri-ciri pokok/utama masing-masing tahapan.

Secara umum, pembelahan mitosis dapat didefinisikan sebagai pembelahan sel secara tidak langsung yang dialami oleh sel-sel penyusun tubuh organisme bersel banyak dimana sebuah sel induk ( sel yang membelah ) akan menghasilkan 2 buah sel anak yang memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya. 

Mitosis pada tumbuhan terutama berlangsung pada bagian ujung akar dan ujung batang.

Tahapan-tahapan pembelahan mitosis, secara umum terdiri atas 4 tahap yakni : profase - metafase - anafase dan telofase. Sementara itu, antara mitosis satu dengan mitosis berikutnya diselingi adanya interfase

Perhatikan gambar berikut ini :

gb.urutan tahapan mitosis ( sumber : http://t3.gstatic.com/images?q=t )

Ciri-ciri utama masing-masing tahapan mitosis, adalah sebagai berikut :

Tahap Profase :

• benang-benang kromonema memendek dan menebal membentuk kromosom homolog dengan duplikatnya. Sehingga tampak jumlah kromosom 2 kali lebih banyak.
• membran inti dan nukleolus menghilang
• sentriol membelah menjadi dua, dan bergerak saling menjauh menuju ke arah 2 kutub berlawanan
• dari masing-masing sentriol, menjulur benang-benang spindel ( benang gelendong )

Tahap Metafase :

• masing-masing kromosom homolog dengan duplikatnya berjajar disepanjang bidang metafase / dataran metafase

Tahap Anafase :

• masing-masing kromosom homolog memisahkan diri dengan duplikatnya, dan bergerak menuju ke arah dua kutub yang berlawanan. Gerakan ini disebabkan oleh adanya kontraksi / gaya tarik dari benang spindel

Tahap Telofase :

• kromosom homolog maupun kromosom duplikat mencapai kutub sel nya masing-masing
• mulai terlihat adanya membran inti sel dan nukleolus
• pada bagian tengah sel mulai terbentuk adanya sekat pemisah
• terbentuk dua buah sel anak

setelah tahap telofase berakhir, dan terbentuk 2 sel anak. Maka sel sel anak tersebut akan mengalami masa istirahat / interfase. Meskipun istilah istirahat di sini kurang tepat, karena pada interfase sel tersebut akan mengalami berbagai aktifitas pertumbuhan baik pertumbuhan / pembentukan organel-organel sel, pengumpulan energi, proses sintesis untuk mempersiapkan pembelahan mitosis berikutnya.

Perbedaan antara DNA dengan RNA

DNA ( Deoxiribonucleid Acid ) atau ADN ( Asam Deoksiribunukleat ) dan RNA ( Ribonucleid Acid ) atau ARN ( Asam Ribonukleat ) merupakan suatu asam nukleat yang terdapat di dalam sel setiap mahkluk hidup. Secara sekilas , sepertinya kedua senyawa ini tidak berbeda jauh karena keduanya sama-sama terbentuk dari persenyawaan antara fosfat ( PO4 )- gula pentosa dan basa nitrogen. Tetapi jika dipelajari lebih mendalam, keduanya mempunyai banyak perbedaan.

Beberapa perbedaan penting antara DNA dengan RNA antara lain adalah sebagai berikut :

1. Ditinjau dari tempat terdapatnya, DNA terdapat pada inti sel ( nukleus ), mitokondria, plastida dan sentriol. Sedangkan RNA terdapat dalam inti sel ( nukleus ), sitoplasma, dan ribosom.
2. Struktur kimia molekul DNA berupa rantai ganda ( double helix ) yang sangat panjang, sedangkan RNA hanya berupa rantai tunggal dan pendek
3. Kandungan basa nitrogen pada DNA dari basa pirimidin adalah Sitosin ( S / C ) dan Timin ( T ), sedangkan kandungan basa nitrogen dari basa pirimidin DNA adalah Sitosisn ( S / C ) dan Urasil ( U ).
4. Gula pentosa yang terdapat pada DNA adalah gula Deoksiribosa ( ribosa yang kehilangan 1 atom oksigen ), sedangkan gula pentosa pada RNA adalah gula ribosa.
5. Fungsi DNA sebagai pengendali jalannya sintesis protein, sedangkan fungsi RNA pelaksana dalam proses sintesis protein.
6. Kadar DNA di dalam sel adalah selalu tetap,tidak terpengaruh oleh aktivitas sintesis protein. Sedangkan kadar RNA berubah-ubah tergantung pada aktivitas sintesis protein

Gula pentosa pada RNA ( sumber :http://t1.gstatic.com/images )

Inilah beberapa perbedaan antara DNA dengan RNA dilihat dari berbagai hal penting.

Struktur Molekul DNA dan RNA

Melalui penelitian lebih lanjut, diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga senyawa ini merupakan suatu polinukleotida. Sebuah nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat 

( PO^-₄ ). Sedang nukleosida terdiri  dari sebuah gula pentosa dan sebuah basa nitrogen ( basa N ) berupa purin atau pirimidin.

DNA ( deoxyribonucleic Acid ) atau Asam Deoksiribonukleat ( ADN )  merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3 macam molekul, yaitu : gula pentosa ( berupa gula Deoksirobosa ), fosfat (PO^-₄  ) dan basa nitrogen terdiri dari : basa purin : guanine ( G ) atau adenine ( A ) dan basa pirimidin : timin ( T ) atau sitosin ( S ).

James Watson dan Francis Crick, mengemukakan suatu model DNA yang terkenal dengan nama doble helix ( tangga tali terpilin ganda ) sangat panjang, dimana gula dan fosfat sebagai induk ( ibu tangga ) dan basa nitrogen dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga. Guanin ( G ) dengan sitosin ( C ) dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H ( hydrogen ). Timin ( T ) dengan Adenin ( A ) dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H.

Sebagai penentu hereditas DNA mempunyai kemampuan membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal. Kemampuan seperti ini disebut replikasi. Selain itu DNA juga memiliki kemampuan membentuk molekul kimia lainnya, seperti protein melalui sintesis protein.

            Struktur kimia RNA ( Ribonucleic  Acid ) seperti halnya DNA, yaitu tersusun atas polinukleotida yang terdiri atas asam nukleat. Di mana asam nukleat merupakan bentuk polimerisasi dari gula pentosa, basa Nitrogen dan fosfat. Rantai polinukleotida RNA bersifat tunggal dan pendek. Gula pentosanya berupa ribose dan tidak mempunyai basa nitrogen timin, melainkan urasil.

 Menurut peranan dan tempat terdapatnya, ada beberapa macam RNA, antara lain :

1. RNA duta, disebut juga mRNA ( messenger RNA ) dibentuk DNA di dalam nucleus, berperan membawa kode genetika dari DNA.
2. RNA ribosom, disebut juga rRNA ( ribosome RNA ) dibentuk oleh DNA, banyak terdapat di dalam ribosom, berperan dalam menerima kode genetic yang dibawa RNA duta
3. RNA transfer , disebut juga  tRNA dibentuk oleh DNA, berada di dalam sitoplasma, berperan mengikat asam amino

sumber :
http://t2.gstatic.com/images?

Cara Mencari Keturunan F1 sampai F2 pada Persilangan Dihibrid ( hukum Mendel 2 )

Persilangan menurut Hukum Mendel II.

Jika disilangkan antara tanaman berbiji bulat kuning dengan tanaman berbiji kisut hijau, maka keturunan F1 dan F2 -nya dapat dijelaskan seperti berikut ini.

Parental ( P1 ) :	BbYy ( bulat kuning )	X	bbyy ( kisut hijau )
Gamet :	BY, By, bY, by		by
F1 ( keturunan Pertama ) :	BY By bY by by BbYy Bulat kuning Bbyy Bulat hijau bbYy kisut kuning bbyy Kisut hijau
F2 ( keturunan kedua ) : Diperoleh dengan menyilangkan sesama F1	Yaitu : 1. BbYy X BbYy, 2. BbYy X Bbyy, 3. BbYy X bbYy, 4. BbYy X bbyy 5. Bbyy X Bbyy, 6. Bbyy X bbYy , 7. Bbyy X bbyy 8. bbYy X bbYy, 9. bbYy X bbyy 10. bbyy X bbyy Gunakan bagan punnet seperti  waktu mencari keturunan F1, untuk mempermudah Anda dalam mencari keturunan kedua  ( F2 –nya ) Contoh : 1. Persilangan antara BbYy dengan BbYy BY By bY by BY BBYY Bulat kuning BBYy Bulat kuning BbYY Bulat kuning BbYy Bulat kuning By BBYy Bulat kuning BByy Bulat hijau BbYy Bulat kuning Bbyy Bulat hijau bY BbYY Bulat kuning BbYy Bulat kuning bbYY kisut kuning bbYy kisut kuning by BbYy Bulat kuning Bbyy Bulat hijau bbYy kisut kuning Bbyy Kisut hijau Perbandingan / rasio fenotip F2 dari persilangan tersebut adalah : bulat kuning : bulat hijau : kisut kuning : kisut hijau =    9 : 3 : 3 : 1 Lanjutkan seperti contoh di atas untuk persilangan-persilangan berikutnya ( 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 )