Molekul yang Mendasari Pewarisan Sifat

Materi genetik adalah gen yang merupakan sepotong DNA yang membawa informasi suatu sifat dan gen tersebut terdapat di dalam kromosom. Materi genetik memegang peranan penting dalam proses pewarisan sifat. Setiap sifat dan karakteristik yang ada pada setiap orang adalah warisan dari orang tua yang diwariskan melalui materi genetik. Molekul yang berperan sebagai materi genetik adalah asam nukleat, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleic acid). Pada suatu untai DNA terdapat unit instruksi atau perintah yang mempengaruhi sifat atau yang menentukan karakteristik setiap makhluk hidup yang disebut gen. Jadi, keseluruhan informasi genetik yang menentukan karakteristik makhluk hidup juga disimpan dalam DNA.

DNA adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Banyak sekali manfaat DNA, terutama dalam hal masalah pengidentifikasi makhluk hidup. Seiring perkembangan teknologi, maka penggunaan DNA juga semakin berkembang dan bermanfaat bagi kehidupan. DNA terletak di dalam inti sel. DNA merupakan untaian yang sangat panjang. Agar DNA dapat tersusun didalam inti sel yang kecil, untaian DNA ini melilit pada protein yang disebut protein histon. Lilitan DNA dengan protein histon membentuk benang-benang kromatin. Pada saat sel akan membelah, benang-benang kromatin ini akan memadat sehingga membentuk kromosom. Oleh karena itu, kita dapat melihat struktur kromosom pada saat sel akan membelah.

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 tahun 1950 hingga 1953. Berdasarkan penelitian Rosalind Franklin, pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson mengemukakan bahwa DNA memiliki struktur seperti suatu untai ganda yang membentuk heliks atau bentuk ulir.

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). Struktur DNA yang heliks terbentuk karena adanya beberapa jenis ikatan kimia. Antara untai DNA diikat oleh ikatan hidrogen. Antara basa nitrogen dan gula diikat oleh ikatan glikosida, sedangkan antar nukleotida dihubungkan dengan ikatan fosfodiester. Jika struktur DNA adalah heliks ganda, sedangkan RNA hanya terdiri atas satu untai saja, sehingga struktur RNA tidak membentuk helix ganda.

Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki perbedaan dengan DNA, antara lain yaitu (Poedjiati, 1994):

1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah dioksiribosa.
2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.
3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.
4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.

Peranan Materi Genetik dalam Penentuan Sifat

Dalam pewarisan sifat dari generasi ke generasi berikutnya mengikuti pola tertentu yang khas bagi setiap makhluk hidup. Pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya disebut hereditas. Cabang biologi yang khusus mempelajari tentang hereditas adalah genetika.

Dalam pewarisan sifat dikenal istilah sifat dominan dan sifat resesif. Sebagai contoh, karakter jenis cuping yang terpisah dapat dikatakan mampu menutupi atau mengalahkan karakteristik jenis cuping telinga melekat. 

1. Karakter yang mampu mengalahkan atau menutupi karakter yang lain disebut sifat dominan. 
2. Karakteristik yang kalah (dalam fenomena ini karakter cuping melekat) disebut sifat resesif. 
3. Gen dominan ditulis dengan huruf kapital, sedangkan gen resesif ditulis dengan huruf biasa (kecil). Misalnya karakter cuping yang terpisah dikode oleh gen G (dominan) sedangkan karakter cuping yang melekat dikode oleh gen g (resesif). 
4. Variasi atau bentuk alternatif dari gen-gen (pada hal ini yaitu gen G dan gen g) disebut alel.

Sifat-sifat atau karakter yang terlihat oleh mata seperti bentuk rambut, warna kulit, dan jenis cuping telinga disebut fenotip. Fenotip merupakan perwujudan “ekspresi” dari gen. Sedangkan, susunan informasi genetik (gen) dari suatu individu yang mengkode karakter-karakter fisik disebut genotip.

Untuk lebih memahami pengaruh materi genetik terhadap karakteristik setiap makhluk hidup dapat dilakukan dengan cara mengamati karakteristik yang ada pada anggota keluarga dengan menggunakan karakter sebagai berikut.

No.	Karakteristik	Keterangan
1.	Warna Kulit	Kuning langsat, putih, sawo matang, hitam.
2.	Bentuk wajah	Bulat, lonjong (oval)
3.	Ukuran mata	Bulat, sipit
4.	Postur tubuh	Tinggi, gemuk, pendek, kurus
5.	Perlekatan cuping telinga	Melekat, terpisah
6.	Warna iris mata	Coklat, hitam, biru, hijau, kuning,
7.	Ketebalan alis	Tebal, tipis
8.	Bentuk hidung	Mancung, pesek (tidak mancung)
9.	Bentuk rambut	Lurus, bergelombang/ ikal, keriting
10.	Kemampuan menyatukan lidah (membentuk huruf O)	Bisa, tidak bisa
11.	Ada tidaknya lekukan pada pipi saat senyum	Ada, tidak ada
12.	Kebiasaan penggunaan tangan	Kanan, kiri (kidal)
13.	Bintik-bintik pada muka	Ada, tidak ada
14.	Jenis Ibu jari	Lurus, bengkok

Dari tabel di atas kita dapat melihat bahwa jika orang tua memiliki jenis cuping telinga yang melekat, maka semua anaknya juga memiliki jenis cuping telinga yang melekat. Jika salah satu dari orangtua memiliki jenis cuping telinga yang terpisah maka semua anaknya memiliki jenis cuping telinga yang
terpisah, namun ada juga kejadian salah satu anaknya memiliki jenis cuping telinga yang melekat.

Susunan kromosom pada sel penyusun tubuh berbeda dengan susunan kromosom pada sel kelamin (sel telur atau ovum dan sel sp*rma). Kromosom pada sel tubuh susunannya berpasangan. Keadaaan 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. Sehingga kromosom sel kelamin jumlahnya setengah dari kromosom sel tubuh.

Jumlah kromosom sel tubuh sebanyak 23 pasang. Karena dalam keadaan diploid atau 2n, jumlah total kromosomnya 23 x 2 = 46 buah kromosom. Kromosom nomor 1 sampai nomor 22 disebut autosom (kromosom tubuh), sedangkan kromosom nomor 23 disebut gonosom (kromosom kelamin). Kromosom nomor 23 (gonosom) inilah yang membedakan laki-laki atau perempuan. Dalam ilmu 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 laku-laki ditulis dengan pasangan huruf XY dan untuk perempuan ditulis dengan pasangan huruf XX. Kariotipe atau susunan kromosom laki-laki dapat ditulis dengan rumus 22AA + XY dan untuk perempuan ditulis dengan rumus 22AA + XX. Karena pada sel kelamin kromosom tidak dalam keadaan berpasangan (haploid), maka kariotipe (susunan kromosom pada sel) sel kelamin jantan (sel sperma) yaitu 22A + X atau 22A + Y, sedangkan kariotipe sel kelamin betina (sel ovum) yaitu 22A + 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. Jadi, ketika sel telur yang mengandung kromosom kelamin X bertemu dengan sel sperma yang mengandung kromosom kelamin X maka 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 maka 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).