Pengertian Genetika

Pengertian Genetika (Cabang Ilmu Biologi)

Pengertian Genetika – Genetika adalah cabang biologi yang peduli mempelajari ilmu hereditas. Istilah hereditas mengacu pada cara karakteristik spesifik ditransmisikan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Misalnya, kita tahu bahwa ibu yang tinggi dan ayah yang tinggi cenderung memiliki anak yang tinggi. Ahli genetika (ilmuwan yang mempelajari genetika) tertarik untuk mencari tahu dua hal tentang pengamatan ini. Pertama, apa yang ada di sel-sel tubuh seseorang yang mengarahkan tubuh untuk menjadi tinggi dan tidak pendek. Kedua, bagaimana arah “tinggi” ditransmisikan dari orangtua ke anak, dari satu generasi ke generasi berikutnya?

Sejarah genetika

Manusia telah mengetahui tentang karakteristik turun-temurun selama ribuan tahun. Pengetahuan itu telah digunakan untuk perbaikan tanaman dan hewan. Namun, hingga akhir abad ke-19, pengetahuan itu diperoleh melalui eksperimen coba-coba. Ilmu genetika modern dimulai dengan karya perintis ahli botani Austria Gregor Mendel (1822–1884).

Daftar Istilah

DNA (asam deoksiribonukleat)Molekul yang membentuk kromosom dan tempat gen berada.

Gen dominan: Keadaan atau sifat genetik yang akan selalu muncul ketika ada sebagai bagian dari sepasang gen dalam kromosom .

Gen: Bagian molekul DNA yang membawa instruksi untuk pembentukan, fungsi, dan transmisi sifat-sifat spesifik dari satu generasi ke generasi lainnya.

Nukleotida: Sekelompok atom dalam molekul DNA.

ProteinMolekul besar yang penting untuk struktur dan fungsi semua sel hidup.

Gen resesif: Keadaan atau sifat genetik yang dapat muncul hanya ketika dua gen, satu dari kedua orangtua, ada dan bertindak sebagai semacam kode untuk menciptakan sifat tersebut, tetapi tidak akan muncul ketika dipasangkan dengan gen dominan.

Triad: Juga dikenal sebagai kodon; kelompok tiga nukleotida yang membawa pesan spesifik untuk sel.

Mendel mempelajari karakteristik genetik tanaman kacang. Dia tertarik untuk mengetahui bagaimana sifat-sifat tertentu, seperti warna bunga dan tinggi tanaman, diturunkan dari generasi ke generasi. Selama masa hidupnya, ia mempelajari puluhan generasi tanaman dengan berbagai ukuran, bentuk, dan warna. Sebagai hasil dari penelitiannya, Mendel mampu menyatakan beberapa hukum dasar yang menjelaskan bagaimana sifat – sifat genetik diturunkan. Dia juga sampai pada kesimpulan bahwa harus ada unit biologis spesifik yang bertanggung jawab untuk transmisi sifat genetik. Dia menyebut unit itu sebagai faktor. “Faktor-faktor” Mendel kemudian diberi nama gen.

Mendel adalah bapak ilmu genetika modern. Namun, salah satu ironi besar sejarah adalah bahwa penemuannya hilang selama lebih dari tiga dekade. Kemudian, pada awal tahun 1900-an, penelitian Mendel ditemukan kembali hampir bersamaan oleh tiga ahli biologi yang berbeda, ahli botani Belanda Hugo de Vries (1848-1935), ahli botani Jerman Karl FJ Correns (1864–1933), dan ahli botani Austria Erich Tschermak von Seysenegg (1871–1962).

Meskipun minat dalam genetika tumbuh pesat setelah tahun 1900, masalah mendasar tetap ada. Para ahli genetika mendasarkan semua hukum, teori, dan eksperimen mereka pada konsep gen. Tetapi tidak ada yang tahu apa itu gen. Tampak jelas bahwa gen itu mungkin semacam senyawa kimia, atau kombinasi senyawa. Tapi tidak ada yang bisa menentukan jenis senyawa apa itu.

Jawaban untuk pertanyaan itu datang pada tahun 1953. Ahli biologi Amerika James Watson (1928–) dan ahli kimia Inggris Francis Crick (1916–) berkolaborasi untuk menemukan bahwa gen adalah bagian dari molekul yang sangat besar dan kompleks yang ditemukan dalam inti semua sel, molekul asam deoksiribonukleat (DNA).

Pengertian Genetika
Pengertian Genetika

Kimia gen

Bayangkan sebuah rantai manik-manik yang sangat panjang dirangkai untuk membentuk untaian yang berisi ratusan ribu manik-manik. Untaian itu mengandung manik-manik yang hanya terdiri dari empat warna: merah, kuning, biru, dan hijau. Untaian manik-manik itu dapat dibandingkan dengan setengah dari molekul DNA. Bagian lain dari molekul adalah untai kedua yang hampir identik dengan untai pertama.

Watson dan Crick menunjukkan bahwa urutan di mana berbagai warna manik-manik terjadi adalah signifikan. Molekul DNA di mana manik-manik disusun dalam urutan biru-kuning-kuning-merah-biru-biru-biru-, dan seterusnya, memiliki makna untuk sel. Urutan ini memberitahu “mesin kimia” sel untuk membuat jenis protein tertentu, seperti protein yang bertanggung jawab untuk rambut hitam atau mata biru. Urutan warna lain, misalnya, merah-merah-kuning-hijau-biru-hijau-merah-, dan seterusnya, mungkin menjadi “kode” untuk membuat rambut pirang atau mata coklat.

Komponen molekul DNA tentu saja bukan manik-manik berwarna. Mereka adalah kelompok atom tertentu yang dikenal sebagai nukleotida. Setiap nukleotida dalam molekul DNA sebanding dengan salah satu manik-manik berwarna dalam analogi di atas. Sama seperti hanya ada empat warna manik-manik dalam analogi di atas, sehingga hanya ada empat nukleotida yang berbeda dalam molekul DNA. Nukleotida-nukleotida itu diwakili oleh simbol A, C, G, dan T (sesuai dengan warna manik merah, biru, hijau, dan kuning). Molekul DNA adalah rantai nukleotida yang sangat panjang dengan struktur seperti berikut:

-CTATCGACTTGACTTTGCCAC-AAC-…

Titik-titik di ujung rantai menunjukkan bahwa rantai benar-benar panjang.

Watson dan Crick mengatakan bahwa setiap rangkaian tiga nukleotida (mereka menyebutnya triad atau kodon) membawa pesan khusus yang dapat dipahami sel. Pesan-pesan itu memberi tahu sel untuk “membuat rambut hitam,” atau “membuat mata biru,” atau “membantu seseorang untuk tumbuh tinggi,” atau “memberikan bakat olahraga kepada seseorang,” atau salah satu dari ribuan sifat lain yang dimiliki setiap manusia .

Penemuan ini menjawab pertanyaan pertama yang dimiliki ahli genetika tentang faktor keturunan: bagaimana sel tahu sifat mana yang “seharusnya” mereka buat dan fungsi apa yang “seharusnya” mereka lakukan. Penemuan yang sama juga menjawab pertanyaan kedua yang membingungkan ahli genetika: bagaimana sifat-sifat ini diturunkan dari generasi ke generasi?

Jawaban untuk pertanyaan itu adalah bahwa molekul DNA memiliki kemampuan untuk membuat salinan dari dirinya sendiri. Ketika sel membelah (bereproduksi), demikian juga molekul DNA yang dikandungnya. Dalam kebanyakan kasus, dua molekul yang persis sama dihasilkan dari molekul induk tunggal.

Ketika sel telur (sel reproduksi wanita) dan sel sperma (sel reproduksi pria) bersatu selama pembuahan, setiap sel memberikan DNA ke sel telur yang telah dibuahi. DNA dari kedua orang tua bergabung membentuk DNA untuk keturunannya. Apa pun urutan nukleotida yang dimiliki ibu dan ayah dalam sel mereka sendiri, akan diteruskan ke anak mereka.

Ciri dominan dan resesif

Satu pertanyaan mendasar tetap dalam contoh di atas: misalkan seorang anak dilahirkan oleh seorang ayah dengan rambut merah dan seorang ibu dengan rambut pirang. Warna rambut apa yang akan dimiliki anak?

Mendel bekerja dengan pertanyaan ini jauh sebelum Watson dan Crick menemukan sifat DNA. Dia menemukan bahwa untuk satu sifat genetik, selalu ada dua kondisi yang mungkin. Bunga mungkin merah atau putih; tanaman mungkin tinggi atau pendek; polong polong mungkin halus atau berkerut; dan seterusnya. Mendel juga menemukan bahwa salah satu dari kedua kondisi ini lebih cenderung “menang” daripada yang lain. Dia menyebut “pemenang” sebagai sifat dominan dan yang kalah adalah sifat resesif.

Jika tanaman kacang mewarisi gen “tinggi” untuk tinggi dari kedua tanaman induk, keturunannya paling mungkin tinggi. Jika tanaman kacang mewarisi gen “pendek” untuk tinggi dari kedua tanaman induk, keturunannya kemungkinan besar akan pendek. Tetapi jika tanaman kacang mewarisi gen “tinggi” dari satu induk dan gen “pendek” dari induk kedua, keturunannya kemungkinan besar akan tinggi.

Bagian penting dari karya Mendel adalah mencari tahu kemungkinan matematika dari berbagai macam kombinasi yang mungkin. Misalnya, ia menunjukkan cara menghitung probabilitas yang akan terjadi ketika tanaman kacang polong “tinggi” disilangkan dengan tanaman kacang polong “pendek” pada generasi pertama, kedua, dan selanjutnya.

Masa depan genetika

Seseorang dapat menerapkan prinsip-prinsip genetika dalam banyak situasi besar tanpa mengetahui apa pun tentang struktur molekul DNA. Namun, penemuan Watson-Crick memungkinkan perubahan revolusioner dalam sifat dasar genetika. Selama para ilmuwan tidak tahu apa gen itu, tidak banyak yang bisa mereka lakukan untuk membuat perubahan pada gen tanaman, hewan, atau manusia. Tetapi Watson dan Crick menunjukkan bahwa gen tidak lain adalah senyawa kimia. Jika seseorang dapat membuat perubahan dalam senyawa kimia di laboratorium, orang itu juga dapat membuat perubahan dalam molekul DNA. Masalah yang dihadapi jauh lebih sulit karena molekul DNA jauh lebih kompleks daripada kebanyakan molekul lain. Tetapi prinsip-prinsip dasar yang terlibat adalah sama.

Para ilmuwan sedang mengeksplorasi berbagai cara di mana gen dapat dimodifikasi untuk menghasilkan sel yang dapat melakukan hal-hal yang tidak dapat mereka lakukan sebelumnya. Misalnya, dimungkinkan untuk membuat gen untuk hormon (pembawa pesan kimia) yang dikenal sebagai insulin di laboratorium kimia. Pekerjaannya cukup sulit, tetapi tidak berarti mustahil. Pekerjaan ini hanya mensyaratkan bahwa atom yang benar dikumpulkan dalam urutan yang benar. Gen buatan itu kemudian dapat dimasukkan ke dalam DNA organisme lain, seperti bakteri. Ketika gen buatan menjadi bagian dari DNA bakteri, maka mulai berfungsi seperti semua gen lain dalam DNA bakteri. Bakteri mulai berfungsi sebagai “pabrik insulin,” membuat senyawa yang sangat penting yang tidak pernah bisa dibuat sebelumnya.

Salah satu perkembangan terbaru yang paling menarik dalam genetika adalah inisiasi Proyek Genom Manusia, yang secara resmi dimulai pada tanggal 1 Oktober 1990. Proyek ini dirancang untuk memberikan peta jalan genetik lengkap yang menguraikan lokasi dan fungsi sekitar 50.000 gen pada manusia. asam deoksiribonukleat (DNA) dan untuk menentukan urutan dari 3.000.000.000 pasangan basa yang membentuk DNA manusia. Sebagai hasilnya, para peneliti genetika akan memiliki akses mudah ke gen spesifik untuk mempelajari bagaimana tubuh manusia bekerja dan mengembangkan terapi untuk penyakit. Peta gen untuk spesies hewan lain juga sedang dikembangkan.

Tampaknya hampir tidak ada batasan teknis untuk hal-hal yang dapat dilakukan para ilmuwan dengan gen. Tetapi dengan janji penelitian genetik, banyak pertanyaan etis dan filosofis muncul. Satu pertanyaan adalah, tentu saja, apakah ada batasan sosial atau etika untuk jenis perubahan yang seharusnya diizinkan oleh para ilmuwan dalam gen tanaman, hewan, dan manusia. Dengan penelitian yang berfokus pada kemampuan untuk memanipulasi gen, ada ketakutan bahwa hasilnya tidak akan selalu bermanfaat. Sebagian besar, manfaat untuk obat-obatan dan pertanian tampaknya jauh lebih besar daripada kemungkinan pelanggaran, dan penelitian genetik terus berlanjut.