1 | P a g e

BIOTEKNOLOGI

Judul

Sel dan organisasi bahan genetik: struktur dan komponen sel, Genom.

MAKALAH

Diajukan Untuk Memenuhi salah satu tugas

Mata Kuliah : Bioteknologi

Dosen Pengampu : Dr. Liswara Neneng, M.Si

Dr. Suatma, M.Biomed.

Oleh :

Kelompok I : SRI WIDODIANTO

REDIE

UNIVERSITAS PALANGKA RAYA

PROGRAM PASCA SARJANA

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

TAHUN 2014

2 | P a g e

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena

berkat rahmat, taufik serta hidayah-Nya jualah sehingga makalah mata kuliah

Bioteknologi dengan materi Sel dan organisasi bahan genetik: struktur dan

komponen sel, Genom ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

Makalah ini dibuat dan disusun dalam rangka memenuhi tugas dan

tanggung jawab penulis kepada dosen pengampu mata kuliah Bioteknologi.

Dalam kesempatan ini tidak lupa kami menyampaikan ucapan terima kasih atas

segala bantuan yang telah diberikan kepada teman-teman dan semua pihak yang

terkait dalam penyusunan makalah.

Akhirnya, semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa melimpahkan taufik

serta hidayah-Nya kepada kita semua, dan semoga makalah ini dapat bermanfaat

bagi kita semua. Amin.

Palangka raya, 27 Pebruari 2014

Penulis,

Kelompok I

3 | P a g e

DAFTAR ISI

Halaman

SAMPUL ......................................................................................................... i

KATA PENGANTAR .................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................. iii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................ 1

1.3 Tujuan Makalah ................................................................................... 1

1.4 Manfaat Makalah ................................................................................. 2

BAB II PEMBAHASAN

2.1 Struktur dan Komponen Sel ................................................................. 3

2.2 Nukleus ................................................................................................ 5

2.3 Materi Genetik (Genom) ...................................... 9

2.4 Manfaat Organisasi Genom dalam Biotekhnologi ... 15

BAB III PENUTUP

3.1 Kesimpulan .......................................................................................... 19

3.2 Saran ..................................................................................................... 19

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 20

4 | P a g e

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sel merupakan unit struktur dan fungsional terkecil makhluk hidup. Sel

terbagi menjadi dua kelompok utama, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

Kedua jenis sel tersebut sama- sama mempunyai membran plasma dan sitoplasma.

Dibandingkan sel eukariotik, sel prokariotik tidak mempunyai nucleus, melainkan

nukleolid (inti sel sederhana tanpa selaput inti) dan kehilangan beberapa macam

organel. Di dalam sel terdapat sejumlah organel yang berfungsi untuk metabolism

sel. Salah satu organel tersebut adalah inti sel (nucleus), organel ini berperan

sebagai pengendali sel dan menyimpan materi genetic sel. Materi genetic yang

dimaksud berupa untaian DNA, didalam untaian DNA ini terdapat gen yang

berfungsi sebagai tempat informasi fenotip individu. Dalam makalah ini akan

dibahas tentang bagaimana struktur sel dan bagaimana organisasi genom didalam

sel.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada makalah ini adalah :

1. Bagaimanakah struktur dan fungsi nucleus dalam organisasi gen?

2. Bagaimanakah struktur organisasi genom pada eukariot dan prokariot?

3. Bagaimanakah manfaat organisasi genom dalam biotekhnologi?

1.3 Tujuan Makalah

1. Memahami tentang struktur dan fungsi nucleus dalam organisasi gen.

2. Memahami penjelasan tentang struktur organisasi genom pada eukariot

dan prokariot.

3. Memahami manfaat organisasi genom dalam biotekhnologi

5 | P a g e

1.4 Manfaat Makalah

1 Untuk melengkapi referensi para peneliti dalam melakukan penelitian

tentang sel dan organisasi gen.

2 Dapat memotivasi para penulis dalam meningkatkan kemampuan,

kreativitas, nalar, minat, rasa keingintahuan dalam pembelajaran

biotekhnologi.

3 Sebagai bahan referensi bagi penulis yang akan mengangkat judul makalah

sejenis atau yang berkaitan.

6 | P a g e

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Struktur dan Komponen Sel

2.1.1. Pengertian Sel

Sel berasal dari kata latin cella yang berarti ruangan kecil. ukuran sel

bermacam-macam dan bentuk sel juga bermacam-macam . meskipun ukuran sel

sangat kecil, strukturnya sangat rumit dan masing-masing bagian sel memiliki

fungsi khusus. Sel merupakan unit terkecil dari makhluk hidup, yang dapat

melaksanakan kehidupan. sel disebut sebagai unit terkecil karena sudah tidak bisa

dibagi-bagi lagi menjadi bagian yang lebih kecilyang berdiri sendiri. sel dapat

melakukan proses kehidupan seperti melakukan respirasi, perombakan,

penyusunan, reproduksi melalui pembelahan sel, dan terhadap rangsangan. sel

disebut satuan struktural makhluk hidup. sel juga disebut sebagai satuan

fungsional makhluk hidup. perkembangbiakan dilakukan melalui pembelahan sel,

pembelahan sel dilakukan baik oleh organisme bersel satu mengadakan

pembelahan secara langsung sedangkan sel-sel pada organisme bersel banyak

mengalami pembelahan secara mitosis.

sel mengandung materi genetic,yaitu materi penentun sifat-sifat makhluk

hidup. dengan adanya materi genetik, sifat makhluk hidup dapat diwariskan

kepada keturunannya.

Gambar 1.1 Sel

http://1.bp.blogspot.com/-J45kuOTd4h8/TquCPOCmPYI/AAAAAAAAABA/AKV94R9OvgQ/s1600/sel.jpg

7 | P a g e

2.1.2 Struktur Sel

struktur sel dibagi menjadi struktuk sel prokariotik dan eukariotik.

1. struktur sel prokariotik

semua sel prokariotik mempunyai membram plasma, nukleoid (berupa

DNA dan RNA), dan sitoplasma yang mengandung ribosom. sel prokariotik tidak

memiliki membram inti. karena tidak mempunyai membram inti maka bahan inti

yang berada di dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma.ciri

lain dari sel prokariotik adalah tidak memiliki sistem endomembram (membram

dalam),sepert reticulum endoplasma dan komplek golgi.selain itu, sel prokariotik

juga tidak memiliki mitokondria dan kloropas, namun mempunyai struktur yang

berfungsi sama, yaitu mesosom dan kromatofor.

Gambar 1.2 Sel prokariotik

2. Struktur sel eukariotik

Perbedaan pokok antara sel prokariotik dan eukariotik adalah sel

eukariotik memiliki membram inti, sedangkan sel prokariotik tidak. selain itu sel,

eukariotik memiliki sistem endomembram, yakni memiliki organel-organel

bermembram seperti retikulum endoplasma, komplek Golgi, mitokondria, dan

lisosom. sel eukariotik juga memiliki sentriol, sedangkan sel prokariotik tidak.

http://2.bp.blogspot.com/-n7ohP3NFDJE/TquClDE1aqI/AAAAAAAAABI/2y850tAu7Pc/s1600/prokariotik.jpg

8 | P a g e

Gambar 1.3 Sel Eukariotik

2.2 Nukleus

2.2.1 Pengertian Nukleus

Menurut (yuwono Tri Wibowo : 2010) bahwa nukleus sering kita kenal

dengan nama inti sel Nukleus pertama kali dikenalkan oleh Brown pada tahun 1831

yang mengamati sel-sel tumbuhan. Struktur nucleus seltumbuhan (eukariot)

mempunyai inti sel yang jelas ketika diamati, karena bahan-bahan inti yang ada di

dalam nucleus dibatasi oleh membran inti (karyotheca), yaitu struktur membran

phospolipid bilayer mirip dengan struktur membran plasma Nukleus memiliki peran

yang sangat vital dalam kehidupan sebuah sel. Peranan nucleus dalam hal ini

adalah untuk mengatur dan mengontrol segala aktifitas kehidupan sel serta

membawa informasi genetik yang diturunkan ke generasi berikutnya. Informasi

genetik ini disimpan dalam suatu molekul polinukleutida yang disebuh DNA

(Deoxyribonucleicacid). DNA pada umumnya tersebar di dalam nucleus sebagai

matriks seperti benang yang disebut kromatin. Ketika sel akan memulai membelah,

kromatin akanberkondensasi membentuk struktur yang lebih padat dan memendek

yang selanjutnya disebut kromosom. Kromosom tersusun atas molekul DNA dan

protein histon. Struktur di dalam nucleus yang merupakan tempat

berkonsentrasinya molekul DNA adalah nucleolus (anak inti.). Nucleolus berperan

sebagai tempat terjadinya sintesis molekul RNA (Ribonucleic acid) dan ribosom.

RNA merupakan hasil salinan DNA yang akan ditransfer ke sitoplasma untuk

diterjemahkan menjadi rantai asam amino yang disebut protein. Nukleus adalah

http://2.bp.blogspot.com/-QgukvDpQddo/TquG-2WNFVI/AAAAAAAAACI/VH-iftSa7Ng/s1600/sel+eukariotik.jpg

9 | P a g e

organel yang ditemukan pada sel eukariotik. Organel yang mengandung sebagian

besar materi genetik sel dengan bentuk molekul DNA linearpa njang yang

membentuk kromosom bersama dengan beragam jenis protein seperti histon. Gen

didalam kromosom-kromosom inilah yang membentuk genom inti sel. Nukleus

sering kita kenal dengan nama inti sel. Nukleus pertama kali dikenalkan oleh

Brown pada tahun 1831 yang mengamati sel-sel tumbuhan. Struktur nucleus

seltumbuhan (eukariot) mempunyai inti sel yang jelas ketika diamati, karena

bahan-bahan inti yang ada di dalam nucleus dibatasi oleh membran inti

(karyotheca), yaitu struktur membran phospolipid bilayer mirip dengan struktur

membrane plasma.

Gambar 1.4 Nukleus

2.2.2 Fungsi Nukleus

Nukleus memiliki peran atau fungsi yang sangat penting diantaranya

sebagai berikut:

1. Mengendalikan seluruh kegiatan sel

2. Mengeluarkan RNA dan subunit ribosom ke sitoplasma

3. Mengatur pembelahan sel

4. Membawa informasi genetic

Menurut (Campbell : 2000) Fungsi Nukleus memiliki peran yang

sangat vital dalam kehidupan sebuah sel. Peranan nucleus dalam hal ini adalah

untuk mengatur dan mengontrol segala aktifitas kehidupan sel serta

membawainformasi genetik yang diturunkan ke generasi berikutnya. Informasi

http://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.html

10 | P a g e

genetik ini disimpan dalam suatu molekul polinukleutida yang disebut DNA

(Deoxyribonucleic acid). DNA pada umumnya tersebar di dalam nucleus sebagai

matriks seperti benang yang disebut kromatin. Ketika sel akan memulai

membelah, kromatin akan berkondensasi membentuk struktur yang lebih padat

dan memendek yang selanjutnya disebut kromosom. Kromosom tersusun atas

molekul DNA dan protein histon. Struktur di dalam nucleus yang merupakan

tempat berkonsentrasinya molekul DNA adalah nucleolus (anak inti.). Nucleolus

berperan sebagai tempat terjadinya sintesis molekul RNA (Ribonucleic acid) dan

ribosom. RNA merupakan hasil salinan DNA yang akan ditransfer ke sitoplasma

untuk diterjemahkan menjadi rantai asam amino yang disebut protein. Nukleus

bertugas mengontrol kegiatan yang terjadi di sitoplasma. DNA yang terdapat di

dalam kromosom merupakan cetak biru bagi pembentukan

berbagai protein (terutama enzim). Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai

fungsi di sitoplasma. Bagian-bagian Nukleus Nukleolus (anak inti), didalam

nucleolus sintesis berbagai macam molekul RNA (Asam Ribonukleat) terjadi. RNA ini

nantinya digunakan untuk perakitan ribosom.

Setelah di sintesis molekul RNA ini akan menuju sitoplasma melaluipori

membrane inti, kemudian semuanya bergabung membentuk ribosom. Nukleolus bentuknya

membulat hamper menyerupai bola, jika diamati melalui mikroskop electron,

nucleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut

berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin.. Nukleoplasma (cairan inti) protein

adalah komponen penyusun utama cairaninti. Butiran kromatin, yang terdapat di dalam

nukleoplasma. Butiran ini akan tampak jelas pada saat sel tidak membelah. Ketika

terjadi pembelahan sel, butiran kromatin akan menebal menjadi seperti benang

yang disebut kromosom. Didalam kromosom ini terdapat DNA

(Asam Deoksiribonukleat) yang berfungsi sebagai pembawa informasi genetic melalui

proses sintesis protein. Inti sel Berperan dalam proses pembelahan sesecara umum,

Nukleus bertugas mengontrol serta mengendalikan seluruh kegiatan yang terjadi di

sitoplasma. DNA yang terdapat di dalam kromosom merupakan cetak biru bagi pembentukan

berbagai protein (terutama enzim).Enzim diperlukan dalam menjalankan berbagai

fungsi di sitoplasma. Di dalam nukleus juga ditemui nukleolus. Nukleolus (anak

http://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://www.try4know.co.cc/2009/12/dna.htmlhttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FDNA&i=0&c=ffed1d3bdcd0c1e6cb32568e35245fa85df1eb8ahttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FDNA&i=0&c=ffed1d3bdcd0c1e6cb32568e35245fa85df1eb8ahttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FDNA&i=0&c=ffed1d3bdcd0c1e6cb32568e35245fa85df1eb8ahttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FProtein&i=0&c=81becfab7ea6781d86c3514ebc760f2f4d7b8f6ehttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FProtein&i=0&c=81becfab7ea6781d86c3514ebc760f2f4d7b8f6ehttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FProtein&i=0&c=81becfab7ea6781d86c3514ebc760f2f4d7b8f6ehttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FProtein&i=0&c=81becfab7ea6781d86c3514ebc760f2f4d7b8f6ehttp://biologi.blogsome.com/go.php?u=http%3A%2F%2Fid.wikipedia.org%2Fwiki%2FProtein&i=0&c=81becfab7ea6781d86c3514ebc760f2f4d7b8f6e

11 | P a g e

inti),berfungsi mensintesis berbagai macam molekul RNA (asam ribonukleat)yang

digunakan dalam perakitan ribosom. Molekul RNA yang disintesis dilewatkan

melalui porinukleus ke sitoplasma, kemudian semuanya bergabung membentuk

ribosom. Nukleolus berbentuk seperti bola, dan memalui mikroskop elektron

nukleolus ini tampak sebagai suatu massa yang terdiri dari butiran dan serabut

berwarna pekat yang menempel pada bagian kromatin Nukleoplasma (cairan

inti)merupakan zat yang tersusun dari protein. Butiran kromatin, yang terdapat di

dalam nukleoplasma. Tampak jelas pada saat sel tidakmembelah. Pada saat sel

membelah butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benangyang disebut

kromosom.

Kromosom mengandung DNA (asam dioksiribonukleat) yang

berfungsimenyampaikan informasi genetik melalui sintesis protein. Nukleous

sebagai bagian dari NukleusStruktur nucleolus (anak inti) akan terlihat di bawah

pengamatan mikroskop electron sebagaisebuah atau lebih bangunan basofil yang

berukuran lebih besar daripada ukuran butir-butirkromatin. Nukleolus merupakan

tempat berlangsungnya transkripsi gen yang dari prosestersebut didapatkan

molekul rRNA. rRNA adalah salah satu jenis RNA yang merupakan

materipenyusun ribosom. Molekul rRNA yang baru terbentuk segera dikemas

bersama protein ribosomuntuk dikeluarkan dari inti sel. Transkripsi molekul rRNA

di dalam nucleolus menjaminterbentuknya molekul ribosom yang ada di dalam

sitoplasma. Untuk kebutuhan tersebut, makadi dalam anak inti terdapat sejumlah

potongan-potongan DNA (rDNA) yang ditranskripsimenjadi rRNA secara

berulang-ulang dan berjalan sangat cepat dengan bantuan enzim RNApolymerase I.

Potongan-potongan DNA tersebut dinamakan nucleolar organizer .

12 | P a g e

Gambar 1.5 Materi Genetik Sel

2.3 Materi Genetik (Genom)

2.3.1 Pengertian Genom

Menurut (Triwibowo Yuwono:2005) Secara keseluruhan kumpulan gen-

gen yang terdapat di dalam setiap sel individu organisme disebut sebagai genom.

Dengan perkataan lain, genom suatu organisme adalah kumpulan semua gen yang

dimiliki oleh organisme tersebut pada setiap selnya. Genom terdiri dari satu set

lengkap kromosom yang diturunkan dari tetuanya. Banyaknya gen yang terdapat

dalam suatu genom berbeda antar organisme. Semakin rumit suatu organisme,

semakin banyak gen yang dikandung di dalam genomnya.

Gambar 1.6 Genom

13 | P a g e

2.3.2 Gambaran Umum Genom

1. Genom Eukariot

Genom eukaryot mempunyai organisasi yang lebih kompleks

dibangdingkan dengan genom prokaryot. Molekul DNA utama pada eukaryot

berupa molekul untai ganda dengan struktur linear. Ukuran genom eukaryot,

khususnya eukaryot tingkat tinggi, jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran

genom prokaryot. Bahan genetik utama jasad eukaryot terletak di dalam inti sel

(nucleus) dan dikemas sedemikian rupa membentuk struktur yang disebut

kromosom. Jumlah kromosom pada kelompok jasad eukaryot sangat bervariasi,

mulai dari dua buah pada khamir Schizosaccharomyces pombe, sampai mencapai

250 buah pada sejenis kepiting (hermit crab). Selain kromosom, beberapa sel

eukaryot juga mempunyai DNA di luar kromosom yaitu DNA pada mitokondria

dan pada kloroplas (pada sel tumbuhan hijau). Beberapa sel eukaryot juga

mempunyai plasmid alami yang disebut plasmid 2 m. DNA mitokondria dan

pada kloroplas berupa molekul DNA lingkar dan replikasinya berlangsung secara

indeenden, tidak tergantung pada replikasi kromosom. Organisasi gen pada

mitokondria lebih mirip organisasi gen pada bakteri sehingga diduga mitokondria

merupakan jasad prokaryot endosimbion yang dalam proses evolusi berkembang

menjadi bagian struktur sel eukaryot seperti yang dikenal sekarang(Triwibowo,

2010).

Informasi genetik pada eukaryot dapat terletak pada kedua untaian ganda

DNA, artinya masing-masing untaian DNA dapat berfungsi sebagai bagian yang

mengkode sesuatu (coding region) maupu yang tidak membawa informasi (non-

coding region). Seperti halnya pada prokaryot ukuran molekul DNA yang

menyusun kromosom eukaryot jauh lebih panjang dibandingkan ukuran selnya.

Sebagai contoh jika molekul DNA kromosom pada satu sel manusia disambung

secara linear maka dapat encapai panjang sekitar 1,74 m, sedangkan ukuran sel

manusia hanya beberapa micron. Kromosom sel manusia mempunyai kandungan

nukleotida yang berkisar antara 48 juta pasangan basa sampai sekitar 240 juta

14 | P a g e

pasangan basa pada kromosom terbesar, yaitu 1, 2, dan 3. Oleh karena itu, DNA

utama pada sel eukaryot ikemas dengan sistem yang sangat efisien dan kompak.

Dimana DNA pada sel eukaryot dikemas oleh dengan menngunakan protein

histon.

Menurut Triwibowo (2010), gen pada jasad eukaryot dapat

dikelompokkan menjadi tiga kelas, yaitu :

1. Gen kelas I, yaitu gen-gen yang mengkode rRNA5,85, rRNA 18S, dan rRNA

28S. Ketiga molekul rRNA tersebut digunakan dalam pembentukan ribosom.

2. Gen kelas II, yaitu gen-gen yang mengkode sintesis semua molekul protein.

Gen-gen tersebut lebih dahulu akan disalin (ditranskripsi) menjadi molekul

mRNA, selanjutnyamRNA akan ditanslasi menjadi rangkaian asam amino

yang menyusun suatu protein.

3. Gen kelas III, yaitu gen-gen yang mengkode pembentukan molekul tRENA,

dan rRNA 5S. Molekul tRNA digunakan untuk membawa asram amino yang

akan disambungkanmenjadi molekul protein dalam protein translasi.

Menurut Triwibowo (2010), pada eukaryot ada beberapa hal utama yang

merupakn ciri umum pada semua gen yang terinterupsi (mengandung interon)

adalah : Urutan bagianbagian gen yang terinterupsi dalam genom adalah sama

dengan urutan pada produk RNA hasil transkripsi. Gen yang terinterupsi

mempunyai struktur yang sama pada semua jaringan, baik berekspresikan maupun

tidak. Intron dalam gen-gen inti sel pada umumnya mempunyai kodon terminasi

dalam semua kerangka baca (reading frame).

2. Anatomi Genom Prokariot

a. Organisasi Genom pada Prokaryot

Bahan genetic utama jasad prokaryot pada umumnya terdiri atas satu unit

molekul DNA untai-ganda (double-stranded) dengan struktur lingkar (circular).

Oleh karena itu, jasad prokaryot bersifat monoploid karena hanya ada satu bahan

15 | P a g e

genetic utama. Bahan genetic pada jasad prokaryot tidak dikemas di dalam suatu

sturktur yang jelas karena sel prokaryot tidak terdapat inti sel (nucleus). Bahan

genetic utama jasad prokaryot diketahui terikat pada membrane sel sebelah dalam

yang diduga berperanan dalam proses pemisahan DNA pada waktu terjadi

pembelahan sel. Oleh karena struktur bahan genetic utama jasad prokaryot berupa

molekul lingkar, molekul tersebut tidak ada bagian ujungnya.

Ada beberapa bakteri yang struktur bahan genetic utamanya berupa

molekul DNA linear, misalnya pada bakteri Borrelia burgdorferi dan

Streptomyces lividans. Ujung molekul kromosom S. lividans diketahui berikatan

secara kovalen dengan suatu protein. Protein diujung kromosom seperti ini

mempunyai fungsi yang sangat penting dalam proses inisiasi replikasi DNA.

Selain itu juga diketahui ada bakteri yang mempunyai 2 molekul kromosom yaitu

bakteri Rhodobacter sphaeroides.

Selain bahan genetik utama, jasad prokaryot seringkali juga mempunyai

bahan genetic tambahan yang disebut sebagai plasmid. Plasmid pada jasad

prokaryot berupa DNA untai-ganda dengan struktur lingkar. Pada umumnya

plasmid tidak dibutuhkan oleh sel untuk pertumbuhan meskipun seringkali

plasmid membawa gen-gen tertentu yang memberikan keuntungan tambahan bagi

sel dalam keadaan tertentu, misalnya gen ketahanan terhadap antibiotic. Oleh

karena itu, dalam keadaan normal plasmid dapat dihilangkan dengan metode

curing tanpa mengganggu pertumbuhan selnya. Ukuran plasmid sangat bervariasi

tetapi umumnya lebih kecil dari ukuran bahan genetic utama sel prokaryot.

b. Pengemasan DNA pada Sel Prokaryot

Jika direntangkan sebagai molekul linear maka molekul DNA utama pada

prokaryot mempunyai ukuran yang lebih panjang dibandingkan dengan ukuran

selnya itu sendiri. Sebagai contoh, panjang molekul DNA utama pada E. coli

adalah sekitar 1,2 mm sedangkan ukuran selnya sendiri kurang dari 1 mm.

Dengan demikian ada mekanisme tertentu di dalam sel yang ukurannya jauh lebih

kecil. Pada E. coli diketahui bahwa mekanisme pengemasan dilakukan dengan

16 | P a g e

membuat mokekul DNA tersebut terkondensasi membentuk rangkaian butiran

(beads) seperti tasbih. Setiap butiran tersusun atas molekul DNA dalam keadaan

berpilin (supercolied) yang berikatan dengan suatu protein (DNA-binding protein)

dan molekul-molekul poliamin. Diameter setiap butiran sekitar 12 mm. Dalam

setiap butiran ada sekitar 200-250 bp DNA. Butiran satu dengan butiran yang lain

dipisahkan oleh molekul DNA yang tidak berikatan dengan molekul molekul

protein maupun poliamin, yang disebut sebagai DNA penghubung (linker DNA).

Rangkaian butiran tersebut kemudian membentuk struktur lengkung (loop)

sehingga molekul DNA yang panjang tersebut dapat dikemas dalam struktur yang

kompak.

c. Organisasi Gen dalam Genom Prokaryot

Secara umum struktur lengkap gen pada bakteri terdiri atas tiga bagian

utama yaitu : (1) promoter, (2) bagian structural (coding region), dan (3)

terminator. Promoter adalah bagian gen yang berfungsi sebagai pengatur proses

ekspresi genetic (transkripsi) bagian structural. Bagian ini adalah bagian yang

dikenali pertama kali oleh RNA polymerase dan protein regulator sebelum proses

transkripsi dimulai. Bagian structural adalah bagian gen yang membawa kode-

kode genetic yang akan ditranskripsi dan kemudian ditranslasi atau hanya

ditranskripsi saja. Bagian terminator adalah bagian gen yang berperanan dalam

proses penghentian transkripsi.

Salah satu perbedaan utama antara organisasi gen pada prokaryot dengan

eukaryote adalah bahwa bagian structural gen prokaryot tidak mengandung

intron. Intron adalah sekuens nukleotida yang tidak ditemukan terjemahannya

di dalam rangkaian asam amino protein yang dikode oleh suatu gen. Intron akan

ditranskripsi tetapi kemudian mengalami pemotongan sehingga tidak akan

menhgalami translasi. Sekuens nukleotida yang diterjemahkan disebut ekson

(exon, berasal dari expressed).

Pada Jasad prokaryot diketahui ada tiga kelompok utama organisasi gen

yaitu : (1) gen independen, (2) unit transkripsi, (3) kelompok gen (gene cluster),

17 | P a g e

dan (4) operon. Gen independen adalah gen yang ekspresinya tidak tergantung

pada ekspresi gen lain, sehingga gen tersebut akan diekspresikan terus-menerus

(disebut sebagai ekspresi konstitutif) selama selnya masih tumbuh. Unit

transkripsi adalah kelompok gen yang secara fisik terletak berdekatan dan

diekspresikan bersama-sama karena produk ekspresi gen-gen tersebut diperlukan

dalam suatu rangkaian proses fisiologi yang sama. Kelompok gen adalah beberapa

gen yang secara fisik terletak pada lokus yang berdekatan dan produk ekspresi

gen-gen tersebut diperlukan dalam rangkaian proses fisiologi yang sama,

meskipun masing-masing gen tersebut dikendalikan secara independen, misalnya

kelompok gen yang berperanan dalam proses penambatan nitrogen pada bakteri

Rhizobium sp. Operon adalah sekelompok gen structural yang terletak berdekatan

dan ekspresinya dikendalikan oleh satu promoter yang sama. Masing-masing

structural tersebut mengkode protein yang berbeda.

Gambar 1.7 Perbedaan Genom

18 | P a g e

2.4 Manfaat Organisasi Genom dalam Biotekhnologi

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk

menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa

genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Dalam rekayasa

genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat makhluk hidup. Hal itu

karena DNA dari setiap makhluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga

dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat-sifat

makhluk hidup secara turun-temurun.

2.4.1 Rekayasa Genetika

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.

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

19 | P a g e

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.

Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan melalui banyak cara, misalnya

melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid, dan rekombinasi DNA.

Rekayasa genetika merupakan salah satu penerapan dari bioteknologi yang paling

banyak dimanfaatkan manusia.

Gambar 1.8 gambar gen

2.4.2 Transplantasi inti

Transplantasi inti adalah pemindahan inti dari suatu sel ke sel yang lain

agar didapatkan individu baru dengan sifat sesuai dengan inti yang diterimanya.

Transplantasi inti pernah dilakukan terhadap sel katak. Inti sel yang dipindahkan

adalah inti dari sel-sel usus katak yang bersifat diploid. Inti sel tersebut

dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti, sehingga terbentuk ovum dengan inti

http://www.artikelbiologi.com/2013/04/bioteknologi.htmlhttp://www.artikelbiologi.com/wp-content/uploads/2013/04/Rekayasa-Genetika.jpg

20 | P a g e

diploid. Setelah diberi inti baru, ovum membelah secara mitosis berkali-kali

sehingga terbentuklah morula yang berkembang menjadi blastula.

Blastula tersebut selanjutnya dipotong-potong menjadi banyak sel dan

diambil intinya. Kemudian inti-inti tersebut dimasukkan ke dalam ovum tanpa inti

yang lain. Pada akhirnya terbentuk ovum berinti diploid dalam jumlah banyak.

Masing-masing ovum akan berkembang menjadi individu baru dengan sifat dan

jenis kelamin yang sama.

2.4.3 Fusi sel

Fusi sel adalah peleburan dua sel baik dari spesies yang sama maupun

berbeda supaya terbentuk sel bastar atau hibridoma. Fusi sel diawali oleh

pelebaran membran dua sel serta diikuti oleh peleburan sitoplasma (plasmogami)

dan peleburan inti sel (kariogami). Manfaat fusi sel, antara lain untuk pemetaan

kromosom, membuat antibodi monoklonal, dan membentuk spesies baru. Di

dalam fusi sel diperlukan adanya:

1. sel sumber gen (sumber sifat ideal)

2. sel wadah (sel yang mampu membelah cepat)

3. fusigen (zat-zat yang mempercepat fusi sel)

2.4.4 Teknologi plasmid

Plasmid adalah lingkaran DNA kecil yang terdapat di dalam sel bakteri

atau ragi di luar kromosomnya. Sifat-sifat plasmid, antara lain:

1. merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu;

2. dapat beraplikasi diri;

3. dapat berpindah ke sel bakteri lain;

4. sifat plasmid pada keturunan bakteri sama dengan plasmid induk. Karena

sifat-sifat tersebut di atas plasmid digunakan sebagai vektor atau pemindah

gen ke dalam sel target.

21 | P a g e

2.4.5 Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penggabungan DNA-DNA dari sumber

yang berbeda. Tujuannya adalah untuk menyambungkan gen yang ada di

dalamnya. Oleh karena itu, rekombinasi DNA disebut juga rekombinasi gen.

Rekombinasi DNA dapat dilakukan karena alasan-alasan sebagai berikut.

1. Struktur DNA setiap spesies makhluk hidup sama.

2. DNA dapat disambungkan.

22 | P a g e

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Dari pembahasan yang telah dikemukakan dapat disimpulkan bahwa :

1. Peranan nucleus adalah untuk mengatur dan mengontrol segala aktifitas

kehidupan sel serta membawa informasi genetik yang diturunkan ke generasi

berikutnya. Informasi genetik ini disimpan dalam suatu molekul polinukleutida

yang disebuh DNA (Deoxyribonucleicacid). DNA pada umumnya tersebar di

dalam nucleus sebagai matriks seperti benang yang disebut kromatin.

2. Genom eukaryot mempunyai organisasi yang lebih kompleks dibangdingkan

dengan genom prokaryot. Molekul DNA utama pada eukaryot berupa molekul

untai ganda dengan struktur linear. Ukuran genom eukaryot, khususnya

eukaryot tingkat tinggi, jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran genom

prokaryot. Bahan genetik utama jasad eukaryot terletak di dalam inti sel

(nucleus) dan dikemas sedemikian rupa membentuk struktur yang disebut

kromosom. Jumlah kromosom pada kelompok jasad eukaryot sangat

bervariasi, mulai dari dua buah pada khamir Schizosaccharomyces pombe,

sampai mencapai 250 buah pada sejenis kepiting (hermit crab).

3. Manfaat organisasi genom dalam sel salah satunya ialah rekayasa genetika.

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk

menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan

3.2 Saran

Perlu diadakan pembahasan materi yang lebih mendalam mengenai materi

struktur sel dan organisasi genom untuk menghasilkan pengetahuan baru dalam

dunia biotekhnologi.

http://www.artikelbiologi.com/2013/04/rekayasa-genetika.html

23 | P a g e

Daftar Pustaka

Campbell, N. A dkk, Biologi Edisi kelima Jilid 1, Jakarta : Erlangga, 2002.

Elrod, Susan dan William Stansfield. 2007. Genetika Edisi Keempat. Erlangga.

Jakarta.

Yuwono, Tribowo. 2010. Biologi Molekuler. Jakarta : Erlangga.