ipa

 A. Kromosom, DNA, dan Gen

1. Perbedaan Kromosom, DNA, dan Gen

Di dalam sel terdapat organel yang berfungsi untuk mengatur semua aktivitas sel yaitu inti sel (nukleus). Di dalam inti sel terdapat struktur seperti benang yang disebut kromosom, yang terlihat dengan jelas pada saat sel membelah. Setiap kromosom tersusun atas dua kromatid, bergabung pada satu titik yang disebut dengan sentromer. Manusia memiliki 23 pasang/46 buah kromosom di setiap selnya, kecuali sel sperma dan ovum yang memiliki 23 buah kromosom. Di dalam kromatid terdapat benang double helix yang disebut dengan DNA. DNA dikemas di dalam kromosom dengan cara melilit pada protein histon. Potongan DNA yang menentukan satu sifat atau mengkode satu protein disebut dengan gen. Jadi, tidak semua bagian DNA adalah gen. Gen inilah yang berfungsi menentukan sifat individu melalui proses sintesis protein. Protein yang dikode oleh gen ini akan digunakan untuk menyusun struktur sel, serta bahan baku enzim dan homon.

2. Ekspresi Gen

Di dalam inti sel eukariotik, kode genetik DNA disalin menjadi mRNA. Tahapan ini disebut dengan transkripsi. Selanjutnya mRNA yang sudah terbentuk akan ke luar inti sel dan menempel di ribosom. Kode genetik pada mRNA ini kemudian diterjemahkan menjadi asam amino yang akan dirangkai menjadi protein. Tahapan penerjemahan mRNA menjadi protein ini disebut dengan tahapan translasi. Protein yang dihasilkan kemudian akan diproses di RE dan Badan Golgi sebagai bahan baku pembuatan enzim, hormon atau struktur sel yang dapat mempengaruhi sifat setiap individu.

B. Persilangan Monohibrid dan Dihibrid

1. Percobaan Mendel

Ilmu tentang pewarisan sifat dikenal dengan istilah genetika. Genetika mulai berkembang setelah percobaan yang dilakukan oleh Gregor Johann Mendel pada tahun 1856-1863. Mendel mencoba menyilangkan kacang ercis (Pisum sativum atau kacang kapri) dan mengamati karakteristik keturunannya. 

2. Persilangan Monohibrid

Di dalam ilmu genetika dikenal dengan istilah hukum Mendel I atau hukum segregasi (pemisahan). Hukum Mendel I menyatakan bahwa pasangan alel berpisah secara bebas pada saat pembentukan gamet. Hukum Mendel I dapat dibuktikan pada persilangan monohibrid. Monohibrid adalah persilangan dengan satu sifat beda. Mendel menyilangkan tanaman ercis berbunga ungu dengan ercis berbunga putih. Hasil persilangan menunjukkan bahwa pada generasi pertama (F1) semua keturunannya berbunga ungu. Jika generasi pertama (F1) disilangkan sesamanya, ternyata akan dihasilkan keturunan generasi kedua (F2) berupa bunga berwarna ungu sebanyak 75% dan tanaman ercis berbunga putih sebanyak 25%. 

3. Persilangan Dihibrid

Di dalam genetika juga dikenal dengan hukum Mendel II atau hukum asortasi (berpasangan secara bebas). Hukum Mendel II menyatakan bahwa setiap alel dapat berpasangan secara bebas dengan alel lainnya yang bukan pasangannya pada saat pembentukan gamet. Hukum Mendel II dapat dibuktikan melalui persilangan Dihibrid. Dihibrid adalah persilangan dengan dua sifat beda, misalnya ungu atau putih dan tinggi atau pendek. 

Pada persilangan tanaman ercis berbunga ungu batang tinggi dengan tanaman ercis berbunga putih batang pendek, dihasilkan keturunan pertama (F1) kacang ercis berbunga ungu batang tinggi. Warna bunga ungu dan batang tinggi bersifat dominan sedangkan warna bunga putih batang pendek bersifat resesif. Jika keturunan pertama (F1) disilangkan sesamanya, akan dihasilkan keturunan generasi kedua (F2), bunga ungu batang tinggi, bunga ungu batang pendek, bunga putih batang tinggi, bunga putih batang pendek, dengan perbandingan 9:3:3:1. 

C. Bioteknologi

1. Bioteknologi Konvensional

Pemanfaatan mikroorganisme dalam proses pembuatan makanan dan minuman telah dikenal ribuan tahun sebelum masehi. Pemanfaatan agen biologis seperti mikroorgaisme, enzim, sel, DNA, untuk menghasilkan produk/jasa dikenal dengan istilah bioteknologi. Pemanfaatan mikroba secara langsung untuk menghasilkan produk termasuk bioteknologi konvensional. Bioteknologi konvensional banyak digunakan dalam proses pembuatan makanan/minuman dan antibiotik. Peralatan dan metode yang digunakan dalam prosesnya sederhana serta tidak memerlukan sterilitas yang tinggi. 

Boteknologi konvensional menerapkan prinsip fermentasi. Fermentasi adalah proses pemecahan senyawa kompleks menjadi sederhana dalam keadaan anaerob. Mikroorganisme yang ditambahkan akan tumbuh dan berkembang biak pada substrat (bahan baku) yang kita siapkan. Organisme tersebut menguraikan bahan baku (substrat) menjadi senyawa yang lebih sederhana dalam keadaan anaerob. Produk sampingan inilah yang kita manfaatkan sebagai minuman, makanan, atau antibiotik. Beberapa contoh produk bioteknologi konvensional misalnya tempe, roti, keju, kecap, dan tauco.

2. Bioteknologi Modern

Berbeda dengan bioteknologi konvensional, yang menggunakan mikroorganisme secara langsung, bioteknologi modern ditandai dengan adanya rekayasa. Bioteknologi modern berkembang sejak ditemukannya struktur DNA, adanya rekayasa genetika/sel, membutuhkan peralatan modern dan dilakukan dalam keadaan steril. Beberapa contoh bioteknologi modern di antaranya kultur jaringan, bayi tabung, kloning, teknologi hibidoma dan DNA rekombinan.

a. Kultur Jaringan

Kultur jaringan adalah teknik memperbanyak tumbuhan dari jaringan/organ tertentu dalam media bernutrisi dan steril seperti pada. Teknik kultur jaringan memanfaatkan sifat totipotensi tumbuhan yang tinggi karena tumbuhan memiliki sifat meristematik (aktif membelah) yang tinggi. Tujuan kultur jaringan adalah untuk mendapatkan keturunan dalam jumlah besar, cepat, dan seragam.

b. Bayi Tabung

Bayi tabung bertujuan untuk mengatasi pasangan yang kesulitan mendapatkan keturunan. Bayi tabung dilakukan dengan cara mempertemukan sperma dan ovum dalam sebuah media (fertilisasi in vitro). Oleh karena itulah disebut bayi tabung. Setelah ovum dibuahi dan mengalami pembelahan, saat embrio berada pada tahap blastula maka akan diimplantasikan pada rahim ibu yang sah.

c. Kloning

Salah satu hewan yang sangat terkenal hasil kloning adalah domba Dolly. Kloning (transfer inti) dilakukan dengan cara memindahkan sel inti somatik (inti sel tubuh) ke dalam ovum yang sudah dihilangkan intinya. Sel ini kemudian distimulasi sehingga membelah dan membentuk emrio. Embrio yang terbentuk kemudian dimasukkan ke dalam rahim hewan yang sejenis. Individu hasil kloning akan mirip sifatnya dengan individu pendonor inti sel. 

d. Teknologi Hibridoma

Hibridoma (fusi sel) adalah penggabungan dua jenis sel untuk tujuan tertentu. Misalnya untuk membuat antibodi monoklonal para ilmuwan menggabungkan sel kanker dengan sel linfosit B. Sel kanker memiliki sifat cepat membelah sedangkan sel limfosit B dapat menghasilkan antibodi. Hasil penggabungan kedua sel ini akan menghasilkan sel hibridoma yang cepat membelah dan menghasilkan antibodi dalam jumlah banyak. 

e. DNA Rekombinan

Pada dasarnya DNA rekombinan sering terjadi di alam. Misalnya saja pada saat virus menginfeksi bakteri, DNA virus akan bergabung dengan DNA bakteri sehingga terjadilah DNA rekombinan. Teknologi DNA rekombinan adalah teknik penggabungan dua jenis DNA yang bertujuan untuk menghasilkan produk tertentu. Di dalam teknik DNA rekombinan diperlukan DNA target dan plasmid. DNA target adalah DNA yang akan disisipkan misalnya DNA manusia yang mengandung gen insulin. Sedangkan plasmid adalah DNA sirkuler pada bakteri di luar kromosom. Pemilihan plasmid ini dikarenakan bentuknya sederhana, mudah direkayasa, dan dapat memperbanyak sendiri.

DNA target yang akan disisipkan digabungkan dengan plasmid bakteri. Plasmid rekombinan (yang telah ada DNA asingnya) ini akan ditransformasikan ke dalam sel bakteri. Bakteri inilah yang akan digunakan sebagai sumber penghasil produk, misalnya untuk membuat hormon insulin atau menghasilkan tanaman transgenik yang tahan hama, tanaman yang dapat memupuk sendiri.