MATERI GENETIK

Materi genetik merupakan materi yang membawa informasi yang diturunkan pada generasi berikutnya, dimana informasi tersebut mempengaruhi bentuk dan karakteristik keturunannya. Suatu molekul tergolong sebagai materi genetik jika memiliki 4 karakteristik, yaitu: replication, storage of information, expression of information, and variation by mutation. Materi genetik yang dimaksud adalah asam nukleat yang terdiri atas DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA.

1.    Struktur DNA

DNA (deoxyribonucleic acid) adalah sebuah rantai nukleotida. Setiap nukleotida mengandung gugus fosfat, gula pentose – deoksiribosa, dan sebuah basa nitrogen. Basa nitrogen ada 4 macam, yaitu 2 basa purin dengan double ring dan 2 basa pirimidin dengan a single ring. Basa purin terdiri dari guanine (G) dan adenine (A), sedangkan basa pirimidin terdiri dari timin (T) dan sitosin (C).

 

Gambar 1. Struktur nukleotida

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick menyatakan struktur DNA berpasangan berpilin-sejajar berbentuk double helix dan memperlihatkan berbagai aktivitas molekul DNA.Menurut Watson dan Crick, DNA digambarkan seperti tangga tali berpilin atau lebih dikenal dengan helix ganda atau double helix. Perhatikan pita pada Gambar 2 sebelah kiri di bawah ini. Gambar tersebut menunjukkan tulang belakang gula-fosfat dari dua untai DNA. Kedua untai DNA tersebut diikat oleh ikatan hidrogen yang dilambangkan dengan garis titik titik di antara dua basa nitrogen yang berpasangan di bagian dalam helix ganda.

 

Basa-basa nitrogen pada rantai yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada rantai yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen (complementary base pairing).

 

2.    Replikasi DNA

DNA sebagai pembawa informasi genetik dapat berfungsi sebagai heterokatalitik (mensintesis molekul lain seperti RNA) dan otokatalitik (membentuk dirinya/replikasi diri). Replikasi DNA menghasilkan DNA baru. Proses replikasi memerlukan deoksiribonukleotida dan beberapa enzim sebagai berikut:

•    Helikase: menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida.
• Polimerase : merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru.
•  Ligase : menyambung ulir tunggal DNA yang baru terbentuk

   Ada tiga hipotesis yang menjelaskan terjadinya replikasi DNA yaitu:

•    semikonservatif : dua pita spiral double helix memisahkan diri dan setiap pita tunggal   mencentak pita pasangannya.
•   Konservatif : pita double helix tetap dan langsung membentuk double helix yang baru
•   Dispersif : double helix terputus -putus selanjutnya segmen-segmen tersebut membentuk segmen baru yang bergabung dengan segmen lama membentuk DNA baru
•  
•   Struktur RNA
  RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA. RNA memiliki rantai tunggal atau rantai ganda yang tidak terpilin seperti DNA. RNA tersusun atas molekul-molekul berikut:
  a.       Gula D-ribosa
  b.      Fosfat
  c.       Basa nitrogen yang terdiri atas
  1)   Purin : adenin (A) dan guanin (G)
  2)   Pirimidin : urasil (U) dan cytosin (C)

  Beberapa perbedaan antara DNA dan RNA sebagai berikut:

Tabel 1. Perbedaan DNA dan RNA

No.	Perbedaan	DNA	RNA
1.	Komponen gula	deoksiribosa	ribose
2.	Pirimidin	timin dan sitosin	urasil dan sitosin
3.	Bentuk	rantai panjang, ganda, dan berpilin (double heliks)	rantai pendek, tunggal, dan tidak berpilin
4.	Letak	nukleus, kloroplas, mitokondria	nukleus, sitoplasma, kloroplas, mitokondria
5.	Kadar	tetap	tidak tetap