Pewarisan Sifat Makhluk: Materi Genetik serta Struktur DNA dan RNA

MATERI genetik memegang peranan penting dalam proses pewarisan sifat. Warna kulit, bentuk rambut, bentuk hidung, atau bahkan beberapa jenis penyakit tertentu tidak serta-merta dimiliki oleh seseorang. Setiap ciri atau sifat yang ada pada setiap orang ialah warisan dari orangtua yang diwariskan melalui materi genetik. 

Ayah akan mewariskan materi genetiknya melalui sel sperma. Sedangkan ibu akan mewariskan materi genetik melalui sel ovum. Materi genetik dari ayah dan ibu akan bergabung melalui proses fertilisasi. 

Oleh karena penggabungan materi genetik inilah, pada dirimu muncul beberapa ciri yang mirip dengan ayah dan beberapa ciri yang mirip dengan ibu. Nah, hal ini dibahas dalam Bab 3 Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup di buku pelajaran IPA Kelas IX.

Baca juga : Mempelajari Siklus Menstruasi dan Tiga Fasenya

Mau lebih tahu penjelasan tentang materi genetik? Berikut penjelasannya sebagaimana dilansir dari Buku Ilmu Pengetahuan Alam/Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Untuk SMP/MTs Kelas IX Semester 1 yang ditulis Siti Zubaidah dkk.

1. Materi genetik.

Apa sebenarnya materi genetik tersebut? Molekul yang berperan sebagai materi genetik ialah asam nukleat. Ada dua macam asam nukleat yang berperan sebagai materi genetik yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid). 

Pada suatu untai DNA terdapat unit yang memengaruhi sifat atau yang menentukan ciri setiap makhluk hidup yang disebut gen. Tahukah kamu di manakah DNA berada? 

Baca juga : Belajar tentang Organ Reproduksi Perempuan dan Oogenesis

Gambaran untaian molekul DNA pada suatu sel.

DNA terletak di dalam inti sel. Namun, ada pula DNA yang tidak terdapat di dalam inti sel. DNA merupakan untaian yang sangat panjang. DNA melilit pada protein yang disebut protein histon. 

Baca juga : Organ-Organ yang Menyusun Reproduksi pada Laki-Laki

Seluruh untai DNA tersebut dikenal dengan kromosom. Pada saat sel akan membelah, kromosom memadat sehingga lebih mudah diamati. Oleh karena itu, kita dapat melihat struktur kromosom pada saat sel akan membelah. 

2. Struktur DNA dan RNA.

Penemuan struktur DNA tak lepas dari penelitian dari Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin yang menggunakan teknik kristalografi (difraksi) sinar-X untuk mempelajari struktur DNA pada 1950 hingga 1953. Berdasarkan penelitian Rosalind Franklin, pada 1953, Frances Crick dan James Watson mengemukakan bahwa DNA memiliki 
struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks atau bentuk ulir. 

Struktur molekul DNA: (a) Struktur heliks dan (b) Struktur kimia parsial DNA.

Baca juga : Perkembangan Hidup Hewan: Langsung, Metamorfosis, Ubur-Ubur, Katak

Asam nukleat baik DNA maupun RNA terdiri dari subunit nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gula, dan basa nitrogen. Pada DNA, gulanya berupa gula deoksiribosa. Sedangkan pada RNA gulanya adalah gula ribosa. Nukleotida ini dapat dibagi menjadi struktur yang lebih kecil disebut nukleosida. 

Satu unit nukleosida tersusun atas gula dan basa nitrogen (tanpa gugus fosfat). Ada empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A) yang selalu berpasangan dengan timin (T) serta guanin (G) yang selalu berpasangan dengan sitosin (C). Basa nitrogen adenin dan guanin dikelompokkan dalam basa purin. Sedangkan timin dan sitosin dikelompokkan dalam basa pirimidin. 

Pada RNA tidak terdapat basa nitrogen timin (T). Basa nitrogen timin ini pada RNA digantikan oleh basa nitrogen urasil (U). Tahukah kamu, struktur heliks DNA terbentuk karena ada beberapa jenis ikatan kimia. Antara untai DNA diikat oleh ikatan hidrogen. Antara basa nitrogen dan gula diikat oleh ikatan glikosida. Sedangkan antarnukleotida dihubungkan dengan ikatan fosfodiester.

Baca juga: Teknologi Perkembangbiakan Hewan dan Rangkuman Bab 2 IPA Kelas IX

3. Penentuan sifat.

Setelah memahami struktur DNA, tentu kamu ingin mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana salah satu peran materi genetik yang terkait penentuan sifat bukan? Kamu akan semakin memahami bahwa ciri dari orangtua diturunkan pada anaknya. 

Conohnya, jika orangtua memiliki jenis cuping telinga yang melekat, semua anaknya juga memiliki jenis cuping telinga yang melekat. Jika salah satu dari orangtua memiliki jenis cuping telinga yang terpisah, semua anaknya memiliki jenis cuping telinga yang terpisah, tetapi ada juga kejadian salah satu anaknya memiliki jenis cuping telinga yang melekat. 

Baca juga: Rangkuman IPA Kelas IX tentang Sistem Reproduksi Manusia

Karena itu, dalam pewarisan sifat dikenal istilah sifat dominan dan sifat resesif. Sebagai contoh, karakter jenis cuping yang terpisah dapat dikatakan mampu menutupi atau mengalahkan ciri jenis cuping telinga melekat. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut sifat dominan. Karakteristik yang kalah (dalam fenomena ini karakter cuping melekat) disebut sifat resesif. 

Gen bertanggung jawab atas sifat suatu organisme. Gen dapat dilambangkan dengan huruf tertentu. Gen dominan dapat ditulis dengan huruf kapital. Sedangkan gen resesif ditulis dengan huruf biasa (kecil). 

Baca juga: Mengenal Perkembangbiakan Aseksual dan Seksual pada Hewan

Karakter cuping yang terpisah dikode oleh gen G (dominan) sedangkan karakter cuping yang melekat dikode oleh gen g (resesif). Variasi atau bentuk alternatif dari suatu gen (dalam hal ini yaitu gen G dan gen g) disebut alela.

Sifat-sifat atau ciri yang dapat diamati seperti bentuk rambut, warna kulit, dan jenis cuping telinga disebut fenotipe. Fenotipe merupakan perwujudan ekspresi dari gen. Akan tetapi, perlu kamu ketahui bahwa tidak semua fenotipe dapat dengan mudah diamati secara langsung menggunakan mata. 

Baca juga: Teknologi Perkembangbiakan pada Tumbuhan

Selain morfologi makhluk hidup yang dapat diamati, fisiologi dan tingkah laku juga merupakan fenotipe. Setiap fenotipe dikendalikan oleh genotipe. Genotipe adalah keseluruhan informasi genetik dari suatu individu. 

Tentu kamu tahu bahwa manusia berdasarkan jenis kelaminnya dibedakan menjadi jenis kelamin laki-laki dan perempuan. Ayo, kita pikirkan, apakah ada gen atau kromosom yang berperan dalam menentukan jenis kelamin tersebut? 

Baca juga: Belajar tentang Perkembangbiakan Tumbuhan Paku dan Lumut

Susunan kromosom pada sel penyusun tubuh berbeda dengan susunan kromosom pada sel kelamin (sel telur atau ovum dan sel sperma). Kromosom pada sel tubuh susunannya berpasangan. Keadaan kromosom yang berpasangan disebut dengan diploid (di = dua). Sedangkan susunan kromosom pada sel kelamin tidak berpasangan dan disebut dalam keadaan haploid. 

Keadaan diploid ditulis dengan simbol 2n dan keadaan haploid ditulis dengan simbol n. Karenanya, kromosom sel kelamin jumlahnya setengah dari kromosom sel tubuh.

Jumlah kromosom sel tubuh manusia sebanyak 23 pasang. Pada keadaan diploid atau 2n, jumlah kromosomnya 23 × 2 = 46 buah kromosom. Kromosom nomor 1 sampai nomor 22 disebut autosom (kromosom tubuh). Sedangkan kromosom nomor 23 disebut gonosom (kromosom kelamin). 

Baca juga: Perkembangbiakan Tumbuhan Biji Terbuka Gymnospermae

Kromosom nomor 23 (gonosom) inilah yang membedakan kamu laki-laki atau perempuan. Pada biologi, laki-laki diberi simbol ♂ (atau jantan pada hewan dan tumbuhan) dan perempuan diberi simbol ♀ (atau betina pada hewan dan tumbuhan).

Penulisan kromosom kelamin atau gonosom laki-laki ditulis dengan pasangan huruf XY dan untuk perempuan ditulis dengan pasangan huruf XX. Susunan kromosom pada sel-sel yang sudah diurutkan berdasarkan ukuran dan bentuknya tersebut disebut dengan kariotipe.

Baca juga: Perkembangbiakan Generatif pada Tumbuhan Angiospermae

Kariotipe atau susunan kromosom laki-laki dapat ditulis dengan rumus 22AA + XY dan untuk perempuan ditulis dengan rumus 22AA + XX. Pada sel kelamin, kromosom tidak dalam keadaan berpasangan (haploid), sehingga kariotipe sel kelamin jantan (sel sperma) adalah 22A + X atau 22A + Y, sedangkan kariotipe sel kelamin 
betina (sel ovum) yaitu 22A + X. 

Diagram kromosom perkawinan laki-laki dengan perempuan.

Sel-sel sperma ada yang mengandung kromosom kelamin Y dan ada yang mengandung kromosom kelamin X. Gen-gen pada kromosom kelamin Y memiliki peranan penting dalam menentukan jenis kelamin pada manusia. Pada sel ovum hanya terdapat autosom dan kromosom kelamin X saja. 

Baca juga: Perkembangbiakan Vegetatif pada Tumbuhan Berbiji Tertutup Angiospermae

Jadi, ketika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin X akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin perempuan (XX). Jika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin Y akan menghasilkan anak (keturunan) dengan jenis kelamin laki-laki (XY). 

Keturunan dalam proses pewarisan sifat dapat disebut dengan filial (F). Sedangkan orangtua atau induk disebut dengan parental (P). (Z-2)