genetika

Hukum pewarisan Mendel adalah hukum mengenai pewarisan sifat pada organisme yang dijabarkan oleh Gregor Johann Mendel dalam karyanya 'Percobaan mengenai Persilangan Tanaman'. Hukum ini terdiri dari dua bagian:

1. Hukum pemisahan (segregation) dari Mendel, juga dikenal sebagai Hukum Pertama Mendel, dan
2. Hukum berpasangan secara bebas (independent assortment) dari Mendel, juga dikenal sebagai Hukum Kedua Mendel.

Hukum segregasi (hukum pertama Mendel)

Hukum segregasi bebas menyatakan bahwa pada pembentukan gamet, kedua gen yang merupakan pasangan alela itu akan memisah sehingga tiap-tiap gamet menerima satu gen dari alelanya.

Secara garis besar, hukum ini mencakup tiga pokok:

1. Gen memiliki bentuk-bentuk alternatif yang mengatur variasi pada karakter. Ini adalah konsep mengenai alel.
2. Setiap individu membawa sepasang gen, satu dari tetua jantan dan satu dari tetua betina.
3. Jika sepasang gen ini merupakan dua alel yang berbeda, alel dominan akan terekspresikan. Alel resesif yang tidak terekspresikan, tetap akan diwariskan pada gamet yang dibentuk.

Hukum asortasi bebas (hukum kedua Mendel)

Hukum kedua Mendel menyatakan bahwa bila dua individu mempunyai dua pasang atau lebih sifat, maka diturunkannya sepasang sifat secara bebas, tidak bergantung pada pasangan sifat yang lain. Dengan kata lain, alel dengan gen sifat yang berbeda tidak saling memengaruhi. Hal ini menjelaskan bahwa gen yang menentukan e.g. tinggi tanaman dengan warna bunga suatu tanaman, tidak saling memengaruhi.

Rekayasa genetika

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Langsung ke: navigasi, cari

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering)

dalam arti paling luas adalah penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan pemuliaaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula dimasukkan. Masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme, mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan, kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-masing.

Perkembangan

Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer bervariasi.

Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu, perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.

Polipeptida

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Polipeptida

merupakan polimer yang tersusun dari beberapa peptida hasil pengikatan gugus karboksil (COOH) dengan gugus amino. Satu atau lebih polipeptida dapat membentuk protein, contohnya enzim.

Polipeptida terbentuk melalui proses ekspresi gen yang terjadi di dalam sel.

Pemuliaan tanaman

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Pemuliaan tanaman

merupakan kegiatan untuk mengubah susunan genetik tanaman secara tetap (baka) sehingga memiliki sifat atau penampilan sesuai dengan tujuan yang diinginkan pelakunya. Pelaku kegiatan ini disebut pemulia tanaman. Pemuliaan tanaman umumnya mencakup tindakan penangkaran, persilangan, dan seleksi. Dasar pengetahuan mengenai perilaku biologi tanaman dan pengalaman dalam budidaya diperlukan dalam kegiatan ini sehingga sering kali dikatakan sebagai gabungan dari ilmu dan seni.

Produk pemuliaan tanaman adalah kultivar dengan ciri-ciri yang khusus dan bermanfaat bagi penanamnya. Dalam kerangka usaha pertanian (agribisnis), pemuliaan tanaman merupakan bagian awal/hulu dari mata rantai usaha tani dan memastikan tersedianya benih atau bahan tanam yang baik dan bermutu tinggi

Tujuan dalam pemuliaan tanaman

Tiga varietas mawar (bunga berwarna merah hati, kuning, dan merah terang, berturut-turut dari depan ke belakang) merupakan hasil perakitan terhadap variasi genetik yang tersedia dalam satu spesies mawar.

Tujuan dalam pemuliaan tanaman secara umum diarahkan pada dua hal: peningkatan kepastian terhadap hasil yang tinggi dan perbaikan kualitas produk yang dihasilkan.

Peningkatan kepastian terhadap hasil biasanya diarahkan pada

peningkatan daya hasil,

ketahanan terhadap gangguan dari organisme lain atau lingkungan yang kurang mendukung,

daya tumbuh tanaman yang kuat, serta

kesesuaian terhadap teknologi pertanian yang lain.

Usaha perbaikan kualitas produk dapat diarahkan pada perbaikan ukuran, warna, kandungan bahan tertentu, pembuangan sifat-sifat yang tidak disukai, ketahanan simpan, atau keindahan serta keunikan.

Strategi pemuliaan tanaman

Strategi dalam pemuliaan tanaman masa kini adalah dengan melakukan peningkatan variasi genetik yang diikuti kemudian dengan seleksi pada keturunannya. Pemuliaan tanaman biasanya mengarah pada domestikasi meskipun tidak selalu demikian.

Peningkatan variasi genetik dapat dilakukan melalui berbagai cara:

Introduksi

Persilangan

Manipulasi genom

Manipulasi gen atau bagian kromosom

Transfer gen.

Tiga cara yang pertama dikenal sebagai "pemuliaan klasik" atau "konvensional" dan dua cara yang terakhir merupakan cara pemuliaan "molekular" serta dianggap sebagai bagian dari bioteknologi.

Introduksi

Mendatangkan bahan tanam dari tempat lain (introduksi) merupakan cara paling sederhana untuk meningkatkan keragaman genetik. Seleksi penyaringan (screening) dilakukan terhadap koleksi plasma nutfah yang didatangkan dari berbagai tempat dengan kondisi lingkungan yang berbeda-beda. Pengetahuan tentang pusat keanekaragaman tumbuhan penting untuk penerapan cara ini. Keanekaragaman genetik untuk suatu spesies tidaklah seragam di semua tempat di dunia. N.I. Vavilov, ahli botani dari Rusia, memperkenalkan teori "pusat keanekaragaman" (centers of origin) bagi keanekaragaman tumbuhan.

Contoh pemuliaan yang dilakukan dengan cara ini adalah pemuliaan untuk berbagai jenis tanaman buah asli Indonesia, seperti durian dan rambutan, atau tanaman pohon lain yang mudah diperbanyak secara vegetatif, seperti ketela pohon dan jarak pagar. Introduksi dapat dikombinasi dengan persilangan.

Persilangan

Penyaringan gandum untuk ketahanan terhadap salinitas (kadar garam tanah yang tinggi). Varietas di sebelah kanan rentan terhadap salinitas sehingga mati, sementara varietas di sebelah kiri masih sanggup bertahan hidup.

Persilangan merupakan cara yang paling populer untuk meningkatkan variasi genetik, bahkan sampai sekarang karena murah, efektif, dan relatif mudah dilakukan.

Pada dasarnya, persilangan adalah manipulasi komposisi gen dalam populasi. Keberhasilan persilangan memerlukan prasyarat pemahaman akan proses reproduksi tanaman yang bersangkutan. Berbagai macam skema persilangan telah dikembangkan (terutama pada pertengahan abad ke-20) dan menghasilkan sekumpulan metode pemuliaan yang lazim diajarkan di perkuliahan bagi mahasiswa pemuliaan tanaman tingkat sarjana.

Semua varietas unggul padi, jagung, dan kedelai yang ditanam di Indonesia saat ini dirakit melalui persilangan yang diikuti dengan seleksi.

Perkembangan dalam biologi molekular memunculkan metode-metode pemuliaan baru yang dibantu dengan marker molekular dan dikenal sebagai pemuliaan berbantuan marker.

Manipulasi genom

Yang termasuk dalam cara ini adalah semua manipulasi ploidi, baik penggandaan genom (set kromosom) maupun perubahan jumlah kromosom. Gandum roti dikembangkan dari penggabungan tiga genom spesies yang berbeda-beda. Semangka tanpa biji dikembangkan dari persilangan semangka tetraploid dengan semangka diploid. Teknik pemuliaan ini sebenarnya juga mengandalkan persilangan dalam praktiknya.

Manipulasi gen dan ekspresinya

Metode-metode yang melibatkan penerapan genetika molekular masuk dalam kelompok ini, ditambah metode klasik pemuliaan dengan mutasi. Berbagai teknik yang tercakup di dalamnya, di antaranya TILLING, teknologi antisense, gene silencing, teknologi RNAi, rekayasa gen, dan overexpression. Meskipun teknik-teknik ini telah diketahui berhasil diterapkan dalam skala percobaan, belum ada varietas komersial yang dirilis dengan cara ini.

Transfer gen

Cara ini dikenal pula sebagai transformasi DNA. Gen dari organisme lain disisipkan ke dalam DNA tanaman untuk tujuan tertentu. Strategi pemuliaan ini banyak mendapat penentangan dari kelompok-kelompok lingkungan karena kultivar yang dihasilkan dianggap membahayakan lingkungan jika dibudidayakan.

Transformasi tanaman yang dimediasi dengan Agrobacterium tumefaciens merupakan metode transformasi tanaman yang paling umum digunakan A. tumefaciens secara alami menginfeksi tumbuhan dikotil dan menyebabkan tumor yang disebut ‘crown gall’ Bakteri ini merupakan bakteri gram negatif yang menyebabkan crown gall dengan mentransfer bagian DNA-nya (dikenal sebagai T-DNA) dari Tumour inducing plasmid (Ti plasmid) ke dalam inti sel dan berintegrasi dengan genom sehingga menyebabkan penyakit ‘crown gall’.T-DNA mengandung 2 tipe gen, gen onkogenik yang menyandikan enzim termasuk sintesis auksin dan sitokinin dan membentuk formasi tumor, serta gen yang menyandikan sintesis opin, hasil dari kondensasi asam amino dan gula. Opin dihasilkan dan diekskresikan sel ‘crown gall’ dan digunakan oleh A. tumefaciens sebagai sumber karbon dan nitrogen. Sementara gen untuk reaksi katabolisme opin, gen yang membantu transfer T-DNA dari bakteri ke sel tanaman, dan gen tansfer konjugatif plasmid, terdapat diluar T-DNA.

A. tumefaciens terlebih dahulu melakukan pelekatan pada permukaan sel tanaman dengan membentuk mikrofibril sehingga menyebabkan terjadinya luka pada tanaman yang akan mengeluarkan senyawa fenolik yaitu asetosiringone sebagai respon sinyal. Sinyal tersebut mengaktifkan virA yang merupakan protein kinase untuk mengaktifkan virG dan memfosforilasinya menjadi virG-P. Dengan aktifnya virG-P ini akan mengaktifkan gen-gen vir lainnya untuk mulai bersifat virulen dan melakukan transfer VirD untuk memotong situs spesifik pada Ti plasmid, pada sisi kiri dan kanannya sehingga melepaskan T-DNA yang akan ditransfer dari bakteri ke sel tanaman . T-DNA utas tunggal akan diikat oleh protein VirE yang merupakan single strand binding protein sehingga terlindung dari degradasi. Bersamaan dengan itu, protein virB membentuk saluran transmembran ysng menghubungkan sel A. tumefaciens dan sel tanaman sehingga T-DNA dapat masuk ke sel tanaman. Gen pada T-DNA, yang meliputi gen auksin, sitokinin dan opin, ikut terekspresi sehingga memacu pertumbuhan sel tanaman menjadi banyak (tumor.

Dengan adanya teknologi transformasi yang dimediasi A. tumefaciens ini berperan dalam menghasilkan tanaman transgenik, seperti tanaman tembakau yang tahan terhadap antibiotik tertentu. Resistensi terhadap antibiotik ini didapatkan dari bakteri yang turut menyisip pada T-DNA A. tumefaciens.

Produk yang dihasilkan dengan cara ini sudah cukup banyak, seperti berbagai kultivar padi, kedelai, jagung, kapas, tomat, dan kentang.

Diperoleh dari "http://id.wikipedia.org/wiki/Pemuliaan_tanaman"

Kategori: Pertanian | Genetika | Reproduksi tumbuhan

Mutasi

adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi pada tingkat kromosomal biasanya disebut aberasi. Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi mengenai munculnya variasi-variasi baru pada spesies.

Mutasi terjadi pada frekuensi rendah di alam, biasanya lebih rendah daripada 1:10.000 individu. Mutasi di alam dapat terjadi akibat zat pembangkit mutasi (mutagen, termasuk karsinogen), radiasi surya maupun radioaktif, serta loncatan energi listrik seperti petir.

Individu yang memperlihatkan perubahan sifat (fenotipe) akibat mutasi disebut mutan. Dalam kajian genetik, mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat (individu tipe liar atau "wild type").

Macam-macam Mutasi Berdasarkan Sel yang Bermutasi

Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik. mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya. Mutasi Gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan oleh keturunannya.

Pada umumnya, mutasi itu merugikan, mutannya bersifat letal dan homozigot resesif. namun mutasi juga menguntungkan, diantaranya, melalui mutasi, dapat dibuat tumbuhan poliploid yang sifatnya unggul. Contohnya, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji, buah stroberi yang be sar,dll.

Terbentuknya tumbuhan poliploid ini menguntungkan bagi manusia, namun merugikan bagi tumbuhan yang mengalami mutasi, karena tumbuhan tersebut menjadi tidak bisa berkembang biak secara generatif.

Bahan-bahan yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut MUTAGEN. Mutagen dibagi menjadi 3, yaitu:

Mutagen bahan Kimia, contohnya adalah kolkisin dan zat digitonin. Kolkisin adalah zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase.

Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif,dll. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit.

Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakeri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya.

Macam-macam mutasi berdasarkan bagian yang bermutasi

Mutasi titik

Mutasi titik merupakan perubahan pada basa N dari DNA atau RNA. Mutasi titik relatif sering terjadi namun efeknya dapat dikurangi oleh mekanisme pemulihan gen. Mutasi titik dapat berakibat berubahnya urutan asam amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya atau hilangnya fungsi enzim. Teknologi saat ini menggunakan mutasi titik sebagai marker (disebut SNP) untuk mengkaji perubahan yang terjadi pada gen dan dikaitkan dengan perubahan fenotipe yang terjadi.

contoh mutasi gen adalah reaksi asam nitrit dengan adenin menjadi zat hipoxanthine. Zat ini akan menempati tempat adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, bukan lagi dengan timin.

Aberasi

Mutasi kromosom,sering juga disebut dengan mutasi besar/gross mutation atau aberasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis.

Aneuploidi adalah perubahan jumlah n-nya. Aneuploidi dibagi menjadi 2, yaitu: >> Autopoliploidi, yaitu n-nya mengganda sendiri karena kesalahan meiosis. >> Allopoliploidi, yaitu perkawinan atau hibrid antara spesies yang berbeda jumlah set kromosomnya.

Aneusomiadalah perubahan jumlah kromosom. Penyebabnya adalah anafase lag (peristiwa tidak melekatnya beneng-benang spindel ke sentromer) dan non disjunction (gagal berpisah).

Aneusomi pada manusia dapat menyebabkan:

Sindrom Turner, dengan kariotipe (22AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita, namun ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis).

Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh.

Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita Sindrom Jacobs.

Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15.

Sindrom Edward, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada autosom. Autosom mengalami kelainan pada kromosom nomor 16,17, atau 18. Penderita sindrom ini mempunyai tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar.

Delesi

Terjadi ketika sebuah fragmen kromosom patah dan hilang pada saat pembelahan sel.kromosom tempat fragmen tersebut berasal kemudian akan kehilangan gen-gen tertentu.namun dalam beberapa kasus,frgamen patahan tersebut dapat berikatan dengan kromosom homolog,menghasilkan Duplikasi.Fragmen tersebut juga dapat melekat kembali pada kromosom asalnya dengan arah terbalik,menghasilkan Inversi

Mikoriza

merupakan jamur yang hidup secara bersimbiosis dengan sistem perakaran tanaman tingkat tinggi. Walau ada juga yang bersimbiosis dengan rizoid (akar semu) jamur.

Mikoriza mrupakan simbion yang obligat dan memerlukan akar tanaman untuk melengkapi daur hidupnya

Pembagian Mikoriza

Mikoriza secara umum terbagi atas 2 (dua) golongan, yaitu : ektomikoriza dan endomikoriza. Pembagian ini didasarkan pada tempat mikoriza bersimbiosis pada akar.

Ektomikoriza : merupakan mikoriza yang menginfeksi permukaan luar tanaman dan di antara sel-sel apeks akar.

Endomikoriza : merupakan mikoriza yang menginfeksi bagian dalam akar tanaman di dalam dan di antara sel-sel apeks akar.

Kromosom

merupakan struktur makromolekul besar yang memuat DNA yang membawa informasi genetik dalam sel. DNA terbalut dalam satu atau lebih kromosom.

Sebuah kromosom (dalam bahasa Yunani chroma = warna dan soma= badan) adalah seberkas DNA yang sangat panjang dan berkelanjutan, yang terdapat banyak gen unsur regulator dan sekuens nukleotida lainnya.

Dalam kromosom eukariota, DNA yang tidak terkondensasi berada dalam struktur order-quasi dalam nukleus, dimana ia membungkus histon (protein struktural, Gambar 1), dan di mana material komposit ini disebut chromatin. Selama mitosis (pembelahan sel), kromosom terkondensasi dan disebut kromosom metafase. Hal ini menyebabkan masing-masing kromosom dapat diamati melalui mikroskop optik.

Setiap kromosom memiliki dua lengan, yang pendek disebut lengan p (dari bahasa Perancis petit yang berarti kecil) dan lengan yang panjang lengan q (q mengikuti p dalam alfabet).

Prokariota tidak memiliki histon atau nukleus. Dalam keadaan santainya, DNA dapat diakses untuk transkripsi, regulasi, dan replikasi.

Kromosom pertama kali diamati oleh Karl Wilhelm von Nägeli pada 1842 dan ciri-cirinya dijelaskan dengan detil oleh Walther Flemming pada 1882. Pada 1910, Thomas Hunt Morgan membuktikan bahwa kromosom merupakan pembawa gen.

Dalam biologi, hibrida memiliki tiga arti.

1. Hibrida merupakan keturunan (zuriat, progeni) dari dua varietas, subspesies, spesies, atau dua genus yang berbeda. Untuk dua yang pertama, hibridanya disebut hibrida intraspesifik, untuk yang ketiga disebut hibrida interspesifik, dan yang terakhir disebut hibrida intergenerik.
2. Hibrida merupakan silangan antarpopulasi, antarkultivar, atau antargalur dalam suatu spesies. Pengertian ini sering dipakai dalam pemuliaan tanaman (lihat artikel varietas hibrida).
3. Hibrida memiliki arti berbeda di bidang biologi molekular, lihat hibridisasi (biologi molekular).

Heterozigot

adalah satu dari bentuk genotipe yang mungkin terjadi pada individu. Pada keadaan heterozigot, alel-alel yang menempati suatu lokus berbeda-beda untuk setiap kromosom. Pada individu diploid misalnya, keadaan ini dilambangkan sebagai Aa atau B₁B₂ (pilihan huruf terserah, bisa juga singkatan baku untuk gen). Kondisi heterozigot dalam pertanian dimanfaatkan dalam pembentukan varietas hibrida karena berhubungan dengan gejala heterosis.

Hereditas adalah pewarisan watak dari induk ke keturunannya baik secara biologis melalui gen atau secara sosial melalui pewarisan gelar, atau status sosial

Sudah terlihat jelas oleh manusia-manusia sejak dahulu bahwa keturunan menyerupai induknya. Seperti contohnya pada buku kejadian 30-46 meceritakan bagaimana Jacob dan Laban membagi domba mereka menjadi domba yan putih dan domba yang berbintik-bintik untuk memastikan tidak ada yang tercuri. Walaupun sudah jelas bagi orang-orang zaman dahulu bahwa dalam hereditas sifat dan watak di wariskan, mekanisme dari hereditas itu sendiri masih belum jelas.

Asam ribonukleat

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Struktur RNA

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.

Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

Tipe-tipe RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:

1. RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA),
2. RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA),
3. RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA).

Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene silencing dan small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus.

Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.

Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.

Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.

Konsep kuno Hereditas

Filosof Yunani mempunyai bermacam-macam ide tentang hereditas.

Theophrastus mengajukan bahwa bunga jantan membuat bunga betina menjadi matang,

Hiprokrates menduga bahwa "benih" diproduksi oleh berbagai anggota tubuh dan di wariskan pada saat pembuahan,

Aristoteles bahwa semen pejantan dan betina becampur pada saat pembuahan, sedangkan Aeskhylus, pada tahun 458 SM mengajukan ide bahwa sang pejantan adalah orang tua yang sebenarnya dan betina adalah "perawat dari bayi yang disemai di dalamnya".

Bermacam-macam mekanisme hereditas di ajukan tanpa diuji atau dikuantifikasi dengan layak. Mekanisme ini diantaranya pewarisan campuran, dan pewarisan sifat dapatan. Namun demikian, hewan dan tanaman domestik dapat dikembangkan melalui seleksi artifisial. Pewarisan sifat dapatan juga membentuk bagian dari ide evolusi Lamarck

Pada abad kedelapan belas, ahli mikroskop Antoine van Leeuwenhoek (1632-1723) menemukan "binatang kecil" di dalam sperma manusia dan hewan lainnya. Penemuan ini menjadi dasar dari teori "spermis" yang menyatakan bahwa dalam sebuah sperma terdapat "orang kecil" (homunculius) dan satHereditas adalah pewarisan watak dari induk ke keturunannya baik secara biologis melalui gen atau secara sosial melalui pewarisan gelar, atau status sosial

Sudah terlihat jelas oleh manusia-manusia sejak dahulu bahwa keturunan menyerupai induknya. Seperti contohnya pada buku kejadian 30-46 meceritakan bagaimana Jacob dan Laban membagi domba mereka menjadi domba yan putih dan domba yang berbintik-bintik untuk memastikan tidak ada yang tercuri. Walaupun sudah jelas bagi orang-orang zaman dahulu bahwa dalam hereditas sifat dan watak di wariskan, mekanisme dari hereditas itu sendiri masih belum jelas.

Konsep kuno Hereditas

Filsuf Yunani mempunyai bermacam-macam ide tentang hereditas. Theophrastus mengajukan bahwa bunga jantan membuat bunga betina menjadi matang, Hiprokrates menduga bahwa "benih" diproduksi oleh berbagai anggota tubuh dan di wariskan pada saat pembuahan, Aristoteles bahwa semen pejantan dan betina becampur pada saat pembuahan, sedangkan Aeskhylus, pada tahun 458 SM mengajukan ide bahwa sang pejantan adalah orang tua yang sebenarnya dan betina adalah "perawat dari bayi yang disemai di dalamnya".

Bermacam-macam mekanisme hereditas di ajukan tanpa diuji atau dikuantifikasi dengan layak. Mekanisme ini diantaranya pewarisan campuran, dan pewarisan sifat dapatan. Namun demikian, hewan dan tanaman domestik dapat dikembangkan melalui seleksi artifisial. Pewarisan sifat dapatan juga membentuk bagian dari ide evolusi Lamarck

Pada abad kedelapan belas, ahli mikroskop Antoine van Leeuwenhoek (1632-1723) menemukan "binatang kecil" di dalam sperma manusia dan hewan lainnya. Penemuan ini menjadi dasar dari teori "spermis" yang menyatakan bahwa dalam sebuah sperma terdapat "orang kecil" (homunculius) dan umbuh dan bu-satunya sumbangan yang dilakukan oleh pihak wanita adalah kandungan yang didalamnya homonculus tumbuh dan berkembang. Teori lainnya yang bertentangan, "ovis" menduga bahwa wanitalah yang menyimpan manusia kecil di dalam ovum.

[[Pangenesis adalah sebuah ide yang menyatakan bahwa pria dan wanita membentuk sebuah "pangen" di dalam setiap organ. Pangen ini kemudian berjalan melalui darah ke alat kelamin kemudian ke dalam bakap anak. Konsep ini bermula pada zaman yunani kuno dan memengaruhi ilmu hayat sampai sekitar seratus tahun yang lalu. Istilah "hubungan darah", "darah murni", dan "darah bangsawan" adalah sisa-sisa dari teori Pangenesis. Pada dasawarsa 1870 Francis Galton, sepupu dari Charles Darwin melakukan percobaan yang menyangkal Pangenesis.

Charles Darwin: Teori Evolusi

Charles Darwin mengajukan teori evolusi pada tahun 1859 dan salah satu masalah utamanya adalah kurangnya mekanisme dasar untuk hereditas. Darwin percaya akan pewarisan dampiran dan pewarisan sifat dapatan. Pewarisan campuran akan menghasilkan keseragaman di antara populasi hanya dalam beberapa generasi sehingga akan menghilangkan variasi dari sebuah populasi yang kepadanya seleksi alam dapat berlaku. Hal ini membuat Darwin mengadopsi idea Lamarck pada makalahnya yang setelah The Origin. Pendekatan utama Darwin untuk hereditas adalah untuk mengaris bawahi bagaimana pewarisan itu dapat bekerja.

Model awal Darwin akan konsep hereditas diadopsi oleh saudaranya Francis Galton dan kemudian dimodifikasi olehnya untuk membuat sebua kerangka kerja akan teori biometrik. Galton menolak aspek dari pangenesis darwin yang bertumpu pada sifat dapatan.

Pewarisan sifat dapatan terbukti kesalahannya pada dasawarsa 1880 ketika August Weismann memotong ekor dari beberapa generasi tikus dan mendapati bahwa keturunannya tetap mempunyai ekor.

Gregor Mendel: Bapak genetika modern

Ide akan pewarisan gen sebagian dapat di atribusikan ke seseorang pendeta Moravia gregor Mendel monk yang menerbitkan penelitiannya akan kacang polong pada tahun 1865. Namun karyanya tidak dikenal luas dan baru ditemukan kembali pada tahun 1901. Pada awalnya dianggap bahwa pewarisan ala Mendel hanya dihitung untuk perbedaan yang besar seperti yang dimatai oleh mendel pada tanaman polongnya dan ide akan pengaruh kumultive pada gen tidak disadari sampai ketika makalah oleh Ronald Fisher pada tahun 1918 berjudul "Hubungan Antara Keturunan Dalam Pewarisan Mendel. Untuk sejarah genetika lebih lanjut dapat dilihat dalam artikel Sejarah ilmu genetika

Perkembangan Modern Genetika dan Hereditas

Pada dasawarsa 1930, tulisan FIsher dan lainnya menghasilkan sebuah teori gabungan dari teori Mendel dan Biometeri menjadi sintesis mutakhir Evolusi.

Trofim Lysenko namun menyebab kemunduran dalam apa yang sekarang dikenal Lysenkoisme pada Uni Soviet ketika dia menekankan ide Lamarck tentang [Pewarisan sifat dapatan]]. Gerakan ini mempengaruhi penelitian dalam bidang pertanian dan mengakibatkan kekurangan pangan pada dasawarsa 1960 di USSR.

Interferensi RNA

Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme peredaman (silencing) dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak diterjemahkan (translasi) menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "interferensi RNA". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim dan protein lain). Gejala ini pertama kali ditemukan pada nematoda Caenorhabditis elegans tetapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.

Asam deoksiribonukleat

Struktur molekul DNA. Atom karbon berwarna hitam, oksigen merah, nitrogen biru, fosfor hijau, dan hidrogen putih.

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

Karakteristik kimia

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å^[1]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida^[2].

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin.

Fungsi biologis

Replikasi

Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.

Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk. Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai pasangannya.

Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.

Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.

Penggunaan DNA dalam teknologi

DNA dalam forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, semen, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan. Pemrofilan DNA dikembangkan pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris. Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal). Metode ini adalah salah satu teknik paling terpercaya untuk mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang.

DNA dalam komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk maslah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.

Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.

Sejarah

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

Alel

Dari sudut pandang genetika klasik, alel (dari bahasa Inggris allele) merupakan bentuk alternatif dari gen dalam kaitan dengan ekspresi suatu sifat (fenotipe). Sebagai ilustrasi, suatu lokus dapat ditempati gen yang mengatur warna kelopak bunga merah (alel untuk bunga merah) dan juga alel untuk warna kelopak bunga putih (alel untuk bunga putih). Pada individu, pasangan alel menentukan genotipe dari individu yang bersangkutan.

Sejalan dengan perkembangan genetika, pengertian alel menjadi lebih luas dan umum. Dalam arti modern, alel adalah berbagai ekspresi alternatif dari gen atau seberkas DNA, tergantung tingkat ekspresi genetik yang diamati.

Pada tingkat fenotipe, pengertian alel adalah seperti yang dikemukakan di atas.

Pada tingkat enzim (dalam analisis isoenzim), alel sama dengan isoenzim.

Pada tingkat genom, alel merupakan variasi-variasi yang diperoleh pada panjang berkas DNA (polimorfisme DNA).

Pada tingkat transkriptom, alel adalah bentuk-bentuk alternatif dari RNA yang dihasilkan oleh suatu oligo.

Pada tingkat proteom, alel merupakan variasi-variasi yang bisa dihasilkan dalam suatu keluarga gen.

Diperoleh dari "http://id.wikipedia.org/wiki/Alel"

Adenina adalah salah satu dari dua basa N purina yang digunakan dalam membentuk nukleotida dari asam nukleat DNA dan RNA. Pada DNA, adenina (A) berikatan dengan timina (T) melalui dua ikatan hidrogen untuk membantu menstabilkan struktur asam nukleat. Pada RNA berberkas ganda (dsRNA), adenin berikatan dengan urasil (U).

Bersama dengan gula ribosa adenin membentuk nukleosida yang disebut adenosina, sementara bersama dengan deoksiribosa adenin membentuk deoksiadenosina. Adenosina dapat berikatan dengan gugus fosfat anorganik (PO₄^3-). Jika mengikat satu gugus fosfat dinamakan adenosina monofosfat (AMP), dua gugus fosfat dinamakan adenosina difosfat (ADP), dan tiga gugus fosfat dinamakan adenosina trifosfat (ATP). ATP merupakan salah satu senyawa penting dalam metabolisme semua organisme hidup sebagai pembawa energi kimia untuk berbagai reaksi biokimiawi. Pada teknik PCR, deoksiadenosina trifosfat (dATP) merupakan satu dari empat nukleotida bebas yang perlu disediakan sebelum proses dimulai.