SITOGENETIKA

GEN berasal dari kata genos, artinya asal-usul unit struktural atau unit kimiawi gen ialah DNA (deoxyribo-nucleic acid, asam deoksiribo-nukleat). Gen atau DNA itu berderet secara linier pada kromatin atau kromosom. Satu benang kromatin dibina atas nukleoprotein, yaitu gabungan asam nukleat (DNA) dan protein.

Genetika Genetika adalah cabang ilmu dalam biologi yang mempelajari pewarisan ’sifat’ (hereditas) dari orangtua kepada keturunannya. ’Sifat’ atau ’sifat beda’ tetap ada (kekal) selama organisma yang memiliki sifat beda tersebut ada, tetapi penampakan sifat beda tidak selalu sama (beragam) dari satu generasi ke generasi berikutnya, bahkan dari satu individu ke individu lainnya meskipun termasuk dalam satu spesies, bahkan dalam satu keluarga.

Ruang Lingkup dan Manfaat Genetika Perkembangan genetika tidak terlepas dari perkembangan ilmu lainnya, seperti sitologi, mikrobiologi, matematika, botani, zoologi dan biokimia. Sebagai contoh, hukum-hukum Mendel tentang pewarisan sifat sesungguhnya baru diterima kebenarannya setelah diperoleh hasil analisis sitologi, yaitu perilaku kromosom pada meiosis. Pada perkembangan selanjutnya, virus dan bakteri yang sebelumnya selalu dipandang sebagai penyebab penyakit ternyata menyimpan potensi besar dalam kemajuan genetika. Kesederhanaan material genetiknya, kemudahan dalam memanipulasi dilaboratorium memjadikan virus dan bakteri sebagai objek ideal untuk studi genetika.

CONT… Molekul DNA virus dan bateri telah berhasil diisolasi secara utuh dan dipelajari secara in vitro. Didukung tehnik laboratorium yang terus berkembang, struktur kimia gen serta peranan gen dalam mensintesis protein dan enzim sehingga memungkinkan manusia dapat mensintesis gen. Gen-gen buatan ini kemudian dicangkokkan ke dalam sel hidup dan selanjutnya dilibatkan dalam metabolisme dari sel-sel tersebut. Teknik ini disebut rekombinan DNA. Penerapan teknologi ini dalam industri telah dilakukan untuk menghasilkan bahan-bahan penting yang langka dan sulit diproduksi dalam jumlah besar secara alami, contohnya insulin. Dengan teknik rekombinan DNA, runtutan DNA gen yang menyandikan insulin dicangkokkan ke molekul DNA bakteri, maka dapat diperoleh bakteri dalam jumlah besar yang mampu menghasilkan insulin di laboratorium.eknologi ini kemudian dikenal sebagai bioteknologi.

Daur Sel Proses pewarisan sifat beda (heriditas) berlangsung melalui proses pembelahan sel, yaitu mitosis (untuk sel somatik) dan meiosis (untuk sel-sel reproduksi, ovum dan sperma). Seluruh sel somatik pada organisma multiseluler adalah keturunan dari satu sel awal, yaitu telur yang dibuahi sperma (zigot) melalui proses mitosis. Mitosis sesungguhnya hanya merupakan satu bagian dari siklus sel (daur sel) untuk menghasilkan sel- sel anakan yang identik dengan sel induknya . Dengan demikian fungsi mitosis yang pertama adalah membuat salinan (copy) yang persis sama dari setiap kromosom, lalu membagi set identik kromosom kepada masing- masing dari kedua sel keturunan atau sel anakan, melalui pembelahan sel awal (sel induk). Fase M (Mitotik) adalah mencakup mitosis dan sitokinesis, sebenarnya merupakan bagian yang tersingkat

Cont…. dari daur sel. Interfase adalah peride di antara dua mitosis yang berurutan dan terdiri dari tiga subfase, yaitu: G1, S, dan G2 (Gambar1.7). Interfase merupakan periode yang jauh lebih lama dimana pada fase inilah sel tumbuh dan menyalin kromosom dalam persiapan untuk pembelahan sel (fase M) sehingga seringkali meliputi 90 % dari siklus ini. Selama ketiga subfase tersebut, sel tumbuh dengan menghasilkan protein dan organel dalam sitoplasma. Kromosom diduplikasi hanya selama fase S (singkatan untuk sintesis DNA). Dengan demikian, suatu sel tumbuh (G1), terus tumbuh begitu sel tersebut sudah menyalin kromosomnya (S), dan tumbuh lagi sampai sel tersebut menyelesaikan persiapannya untuk pembelahan sel (G2), dan membelah (M). Selanjutnya sel anakan yang terbentuk dapat mengulang siklus ini.

Cont… Waktu dan laju pembelahan sel (M) pada tumbuhan dan hewan berbeda-beda, dan hal ini penting untuk pertumbuhan, perkembangan, dan pemeliharaan yang normal. Frekuensi pembelahan sel berbeda-beda sesuai tipe selnya. Misalnya, sel kulit manusia membelah sepanjang hidupnya, sel hati mempertahankan kemampuan nya membelah pada saat tertentu saja (penyembuhan luka), atau sel saraf dan sel otot yang tidak membelah sama sekali pada manusia dewasa. Perbedaan siklus sel ini dikontrol oleh pengaturan pada tingkat molekuler (sinyal kimiawi) yang ada dalam sitoplasma.

Cont… Pada tumbuhan dan hewan, mitosis terjadi pada sel-sel somatik (sel tubuh), terutama pada jaringan embrional, seperti: ujung akar, ujung batang dan kambium pada tumbuhan. Mitosis terdiri dari empat fase, yaitu: profase, metafase, anafase, dan telofase .Mitosis biasanya merupakan fase terpendek dalam daur sel, hanya berlangsung selama 1 jam dari waktu total daur sel sepanjang 8 – 24 jamdalam sebuah sel hewan normal. Fase-fase lainnya membutuhkan waktu yang beragam tetapi umumnya Fase G1 berlangsung selama 6 – 12 jam, fase S selama 6 – 8 jam, dan fase G2 3 – 4 jam.

Cont… Demikian juga, masing-masing fase dalam mitosis membutuhkan waktu yang berbeda- beda, profase biasanya memerlukan waktu yang jauh lebih lama daripada fase-fase lainnya, sedangkan yang paling singkat adalah metafase.

(a) Profase Pada profase, benang-benang kromatin yang tipis secara progresif memendek dan menebal atau berkondensasi karena mengumpar di sekeliling protein-protein histon, kemudian mengumpar terpilin (supercoil) pada dirinya sendiri sehingga dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya, keadaan inilah yang disebut kromosom. Pada akhir profase, sebuah kromosom yang telah cukup terkondensasi terlihat sebagai struktur yang terdiri dari dua kromatid yang dihubungkan oleh sentomernyaPada profase akhir, gelendong telah terbentuk sepenuhnya, dan membran nukleus menghilang. Periode inilah waktu yang tepat untuk mempelajari dan menghitung kromosom, karena kromosom sangat terkondensasi dan tidak dikelilingi membran nukleus. Mitosis dapat dihentikan pada tahapan ini dengan cara memajankan sel pada sejenis zat kimiaawi alkaloid, kolkisin, yang mengaggu perakitan serabut gelendong. Sel-sel yang diberi perlakuan semacam itu tidak dapat melanjutkan ke metafase sampai kolkisin dihilangkan.

(b) Metafase. Fase ini ditandai dengan serabut-serabut kinotokor dari MTOC yang bersebrangan akan mendorong dan menarik sentromer- sentromer yang menjadi satu dengan kromatid-kromatid saudari. Akibatnya, kromosom akan bergerak ke bidang tengah sel atau disebut bidang metafase (metaphase plate). Kromosom-kromosom dijaga pada posisi tersebut oleh tekanan dari serabut-serabut MTOC yang bersebrangan.

c) Anafase. Kromatid-kromatid saudari memisah di bagian sentromer dan tertarik ke kutub-kutub yang berlawanan. Lengan kromatid bergerak lambat di belakang sentromernya seiring bergeraknya masing-masing kromatid melalui sitosol yang kental, sehingga memberikan bentuk yang khas pada kromatid tersebut, tergantung pada letak sentromernya. Kromosom- kromosom metasentrik tampak berbentuk V, submetasentrik berbentuk J, dan telosentrik berbentuk seperti batang

(d) Telofase. Masing-masing dari set kromatid-kromatid (yang kini disebut lagi sebagai kromosom) yang memisah berkumpul pada kedua kutub sel. Kromosom- kromosom mulai membuka kumparannya dan kembali ke keadaan interfase. Gelendong berdegenerasi, membran nukleus terbentuk kembali, dan sitoplasmamembelah dalam proses yang disebut sitokinesis. Pada sel hewan, sitokinesis berlangsung melalui pembentukan lekukan penyibakan (Cleavage furrow) yang bergerak dari arah membran luar sel semakin ke dalam dan akhirnya membagi sel menjadi dua. Pada sel tumbuhan, sitokinesis melibatkan pembentukan lempeng sel dari pektin yang berawal dari bagian tengah sel bergerak meyebar secara lateral ke dinding sel. Selanjutnya, selulosa dan materi-materi penguat lainnya ditambahkan ke lempeng sel dan mengubah lempengen tersebut menjadi dinding sel baru.

MORFOLOGI DAN JUMLAH KROMOSOM Identitas setiap kromosom diketahui dengan jelas pada sediaan mikroskopis dan sel yang sedang membelah mitosis dalam stadium metafas. Pada stadium metafase kromosom telah berkondensasi secara maksimal dan memencar dibidang equator sehingga morfologi setiap kromosom dapat dilihat dengan jelas kromosom yang berada pada metafase telah mengalami replikasi DNA pada fase S dan kromosom telah berduplikasi terdiri atau 2 kromatid yang masih berpegang pada sentromer.

Cont… Berdasarkan morfologi kromosom diketahui bahwa tiap kromosom mempunya pasangan yang berbentuk sama kecuali sepasang kromosom kelamin X dan Y pada sel laki-laki. Sepasang kromosom yang berbentuk sama disebut sepasang kromosom homolog. Kromosom yang satu dibawah oleh spermatozoa disebut kromosom panternal, dan pasangannya dibawa oleh ovum disebut kromosom maternal pada waktu fertilisasi.

Fertilisasi Proses fertilisasi berlangsung bilaman sel sperma membuahi ovum dan kondisi diploid organisma dipulihkan selanjutnya mulailah suatu generasi baru. Pada hewan, fertilisasi dapat terjadi di luar tubuh (fertilisasi eksternal) seperti pada bangsa katak, dan di dalam tubuh (fertilisasi internal) seperti pada mamalia, aves, dan reptilia. Dari sekian banyak sel sperma (ratusan juta) yang dikeluarkan hewan jantan, biasanya hanya satu yang dapat menembus selaput sel telur dan diikuti peleburan inti dari kedua sel tersebut. Peleburan inti ini menghasilkan suatu sel dengan kromosom 2n yang disebut zigot. Meskipun ukurannya berbeda, sel telur dan sel sperma keduanya menyumbangkan kromosom dengan gen-gen yang sama kepada individu baru.

Thanks Tugas…..