LEMBARAN TUGAS SISWA MATERI GENETIK

LEMBARAN TUGAS SISWA MATERI GENETIK

PENJELASAN MATERI PEMBELAJARAN

          DNA dan RNA merupakan asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas. Menurut Watson-Crick, DNA sebagai struktur gen berupa tangga tali berpilin ganda (double helix), ikatan gula dan fosfat sebagai ibu tangga, sedangkan ikatan basa nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen sebagai anak tangga. Serangkaian basa nitrogen merupakan kode genetik. DNA dan RNA terlibat dalam sintesis protein berlangsung melalui dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi.

          Baik DNA maupun RNA tersusun dari nukleotida; ikatan kimia antara gula, basa nitrogen , dan fosfat. Nukleotida tanpa fosfat disebut nukleosida.

          Struktur DNA berupa tangga tali berpilin, dengan ibu tangga berupa gula deoksiribosa dan fosfat, serta anak tangga berupa iakatan basa nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan hidrogen yang bersifat lemah, mudah patah/lepas. Basa nitrogen tersebut adalah Guanin (G) berpasangan dengan Sitosin (C) yang dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen. Sementara Timin (T) berpasangan dengan Adenin (A) dihubungkan dengan dua atom hidrogen.

          RNA berupa rantai tunggal pendek tersusun dari senyawa fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen terdiri atas Guanin (G), Sitosin (C), Adenin (A), dan Urasil (U). Pada RNA tidak terdapat Timin melainkan Urasil.

          DNA dapat melakukan replikasi, Yaitu membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal. Ada tiga macam teori replikasi DNA, yaitu teori konservatif, dispersif, dan semikonservatif.

          Thomas Hunt Morgan, seorang ahli genetika berpendapat bahwa gen adalah substansi hereditas, yang oleh Gregor Mendel disebut faktor penentu/elemen determinan. Fungsi pokok gen adalah mengatur perkembangan dan metabolisme individu serta menyampaikan informasi genetik pada generasi berikutnya. Sifat gen anatara lain dapat menduplikasikan diri menjadi dua bentuk yang sama persis, mengandung informasi genetik serta merupakan zarah tersendiri yang menempati lokus tertentu dalam kromosom. Lokasi khusus yang ditempati gen dalam kromosom disebut lokus gen. Gen-gen pada lokus yang berseusaian pada kromosom homolog disebut alel.

          Kromosom tampak jelas pada saat membelah. Secara garis besar, struktur kromosom terdiri atas setromer dan lengan kromosom. Letak setromer dapat digunakan untuk menentukan tipe kromosom seperti metasentrik, submetasentrik, telosentrik, dan akrosentrik. Kromosom homolog adalah kromosom yang berpasang-pasangan. Kromosom sel somatik bersifat diploid (2n) karena kromosomnya berpasang-pasangan. Adapun kromosom sel kelamin (gamet) bersifat haploid (n) karena kromosomnya tidak berpasangan. Kromosom menentukan sifat individu. Kromosom yang menetukan jenis kelamin disebut gonosom sedangkan kromosom yang tidak menentukan jenis kelamin disebut autosom. Jumlah kromosom tubuh adalah jumlah kromosom sel dikurangi dua (2). Contohnya pada tubuh manusia jumlah kromosom 46, maka jumlah autosomnya 46 – 2, yaitu 44. Jumlah kromosom yang terdapat dalam sel pada organisme-organisme barvariasi.

TUGAS SISWA

Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat dan benar!

1.    Bagaimana macam kode genetik terbentuk dan bagaimana cara memahami pesannya?

ð  Kode genetik terdiri dari urutan basa—sebuah nitrogen, C, G, U—dalam rantai mRNA. Pembentukan kode genetik dimulai dari empat basa membentuk “huruf” dari kode genetik. Huruf-huruf tersebut digabungkan dalam tiga kelompok untuk membentuk kode “kata-kata” yang disebut kodon. Setiap kodon adalah singkatan (atau mengkodekan) satu asam amino, kecuali kode untuk sinyal memulai atau berhenti. Umumnya ada 20 asam amino dalam protein. Ada 64 kemungkinan dari kodon, lebih dari cukup untuk kode membuat 20 asam amino. Huruf tersebut dibaca dengan bergiliran hingga kode gennya berhenti: AUGAA, AUG, UGA, UAG, UAA. Cara memahami pesannya melalui proses transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah proses menyalin data yang terdapat pada rantai sense (3’ -> 5”) DNA. Sedangkan translasi adalah proses-proses penerjemahan kodon menjadi asam amino dan menyambungkan setiap asam amino yang sesuai kodon dengan ikatan peptida menjadi protein.

2.    Jelaskan materi dan bagian yang terlibat dalam sintesis protein, dan prediksikan apa yang terjadi apabila terjadi kesalahan penafsiran kode genetik?

ð  Materi yang terlibat:

1)    asam ribonukleat (RNA)

a)    asam ribonukleat messenger (mRNA)

b)    asam ribonukleat ribosom (rRNA)

c)    transfer asam ribonukleat (tRNA)

2)    asam deoksiribonukleat (DNA)a

3)    satu set enzim proses sintesis protein:

a)    ADN mencetak ARNd dalam proses transkripsi yang berlangsung di dalam inti

b)    ARNd keluar dari dalam inti dan tergabung dengan ribosom di sitoplasma

c)    Datang ARNt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon

d)    Terjadi ikatan antar asam amino sehingga terbentuk protein

ð  Yang terjadi apabila terjadi kesalahan penafsiran kode genetik adalah kesalahan pembentuk asam amino (karena kode genetik berperan dalam ekspresi gen yang nanti melipatkan sintesis protein). Jika asam aminonya salah, protein yang dibentuk juga akan salah. Hasil lanjutan dari protein juga tak akan berfungsi dengan baik, seperti enzim, hormon, hemoglobin, dan lain-lain.

3.    Lengkapi urutan basa nitrogen berikut sehingga tersusun menjadi rantai DNA yang lengkap. Kemudian jawablah pertanyaan yang diberikan.

1.    Sudahkan skema (a) diatas membentuk rantai DNA yang lengkap?

Hitunglah berapa jumlah nukleotida yang terbentuk.

ð  Sudah, karena setelah diterjemahkan membentuk ikatan seperti rantai ganda. Jumlah nukleotida yang terbentuk ada tiga.

2.    Apakah bedanya nukleotida dengan nukleosida?

ð  Nukleotida adalah molekul yang tergabung dalam rantai untuk membentuk DNA dan RNA. Nukleotida merupakan blok banunan DNA atau RNA, terdiri dari basa nukleotida, gula lima karbon, dan gugus fosfat. Sedangkan nukleosida adalah hasil akhir dari nukleotida pecah, yang mengandung ikatan basa nukleotida untuk gula.

3.    A = T, apakah arti simbol tersebut?

ð  Arti simbol tersebut adalah untuk memaksudkan pada adenin berpasangan dengan timin, dengan kata lain ketika dalam DNA, adenin dapat diubah menjadi timin dan sebaliknya tomom bisa diubah menjadi adenin dengan syarat selalu berpasangan.

4.    Dari skema rantai (b) di atas, manakah yang berperan sebagai kode genetik?

ð  Timin (T), adenin (A), dan sitosin (C)

4.    Terdapat urutan basa nitrogen sebagai berikut pada sepotong rantai DNA sense.

CAA    CAC    GGC    TAC    TGT

a.    Tuliskan basa nitrogen komplemennya?

ð  GTT    GTG    CCG    ATG    ACA

b.    Bagaimana hasil transkripksinya?

ð  GUU    GUG    CCG    AUG    ACA

c.    Apa bedanya transkripsi dengan replikasi?

ð  Transkripsi adalah proses pembuatan salinan RNA dari gen individu yang dapat digunakan sel dalam biokimia. Sedangkan, replikasi adalah proses untuk melestarikan seluruh genom bagi generasi selanjutnya dengan beberapa teori.

d.    Tuliskan antikodon yang dibentuk?

ð  CAA    CAC    GGC    UAC    UGU

e.    Tuliskan macam asam amino yang dipesan berdasarkan tabel di bawah ini?

ð  GUU : valin; CCG : prolin; AUG : metiolin; ACA : treonin

5.    Berdasarkan letak setromernya kromosom dibagi menjadi empat jenis, jelaskan jenis kromosom seperti pada gambar di bawah ini, dengan singkat dan jelas!

1) Kromosom metasentrik: kromosom yang sentromernya membagi lengan kromosom sama panjang sehingga bentuknya seperti huruf V.

2) Kromosom submetasentrik: kromosom yang letak sentromernya dekat dengan tengah kromosom sehingga kromosom yang demikian memiliki bentuk seperti huruf L.

3) Kromosom akrosentrik: kromosom yang letak sentromernya dekat dengan ujung.

4) Kromosom telosentrik: kromosom yang sentromernya terletak di ujung kromosom sehingga hanya memiliki satu lengan.

6.    Buatlah kariotype kromosom dari : padi, tebu, bawang merah, kucing, lembu, dan ikan mas seperti tertera pada tabel di bawah ini.

·         Padi: 22A + 2G

·         Tebu: 84A + 2G

·         Kucing: 36A + 2G

·         Bawang merah: 14A + 2G

·         Lembu: 58A + 2G

·         Ikan mas: 92A + 2G

LEMBARAN TUGAS SISWA PEMBELAHAN SEL

LEMBAR TUGAS SISWA PEMBELAHAN SEL

PENJELASAN MATERI PEMBELAJARAN

          Pada organisme bersel satu, pembelahan sel merupakan cara perkembangbiakan. Sementara itu pada organisme bersel banyak, pembelahan merupakan cara untuk pertumbuhan.

          Ada dua cara pembelahan sel, yaitu mitosis dan meiosis. Kedua cara ini memiliki persamaan dan perbedaan. Persamaan dar keduanya adalah dilaluinya tahapan atau fase pembelahan, sedangkan perbedaannya dalam hal tujuan dan hasilnya.

          Mitosis bertujuan unutuk memperbanyak jumlah sel; berhubungan dengan pertumbuhan dan perbaikan sel-sel rusak; terjadi pada sel-sel tubuh atau soma. Hasil dari satu kali mitosis dari satu sel induk adalah dua sel anakan yang memiliki ciri sama dengan sel induknya.

          Meiosis bertujuan untuk mengurangi jumlah kromosom sel induk. Satu sel induk yang membelah secara meiosis menghasilkan sel anakan yang tidak memiliki jumlah kromosom sama dengan sel induk. Meiosis terjadi pada pembentukan sel kelamin.

          Mitosis melalui fase/tahapan profase, metafase, anafase, dan telofase. Fase-fase ini memiliki ciri yang khas berdasarkan pada penampakan kromosomnya. Fase persiapan pembelahannya disebut interfase yang tidak memperlihatkan penampakan kromosom, sehingga interfase dapat disebut sebagai fase di luar mitosis, meskipun justru pada interfase terjadi persiapan untuk mitosis secara aktif.

          Meiosis terdiri atas dua kali pembelahan yang masing-masing disebut meiosis I dan meiosis II. Meiosis I terdiri dari profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Kemudian dilanjutkan dengan meiosis II yang terdiri atas, profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Meiosis terjadi pada saat pembentukan sel gamet (sel kelamin) atau gametogenesis yang terdiri atas spermatogenesis dan oogenesis. Sperma dan ovum masing-masing mempunyai jumlah kromosom separuh dari jumlah sel induk sehingga adanya fertilisasi akan menyebabkan zigot memiliki jumlah kromosom gabungan.

          Dari satu sel induk pada spermatogenesis akan dihasilkan 4 sperma yang bersifat fungsional. Sementara itu, pada oogenesis dihasilkan 3 sel kutub bersifat tidak fungsional dan satu ovum yang fungsional. Zigot dari hasil fertilisasi memiliki jumlah kromosom yang sama dengan induknya.

TUGAS SISWA

1.     Pada tahap interfase terdiri dari 3 tahap seperti pada gambar di bawah ini, jelaskan fase di bawah ini?

a.    Growth 1 (G1):

ð  G1 adalah fase sintesis zat yang diperlukan pada fase berikutnya. G1 berlangsung bervariasi antara 6 jam hingga beberapa hari.

b.    Sintesis (S):

ð  Sintesis adalah tahap dimana terjadinya replikasi DNA. Pada umumnya, sel tubuh manusia memerlukan waktu sekitar 8 jam untuk menyelesaikan tahap ini. Hasil replikasi kromosom yang telah utuh segera dipilah bersama dengan dua nuklei masing-masing guna proses mitosis pada fase M.

c.    Growth 2 (G2):

ð  G2 adalah fase sintesis zat yang diperlukan pada fase berikutnya. G1 pada sel mamalia berlangsung sekitar 2 jam.

2.     Berikut adalah fase pembelahan mitosis:

a.    Jelaskan istilah pembelahan sel berikut: benang spindel, sentromer, kinetokor, kromosom, kromatid, sentrosom, kariokinesis, sitokinesis, bidang equator, hapliod dan diploid?

·                 Benang spindel adalah benang protein yang membentuk tabung (tubulus) yang muncul menghubungkan sentriol yang satu dengan yang lain pada proses pembelahan sel; fungsi benang spindel adalah untuk menarik kromosom menuju kutub masing-masing.

·              Sentrosom adalah organel sel yang berfungsi aktif pada pembelahan sel dan hanya terdapat pada hewan.

·     Kariokinesis adalah pembagian atau pemisahan nukleus (inti) pada pembelahan amitosis.

·    Sitokinesis adalah pembagian atau memisahan membran sel pada pembelahan amitosis.

·               Bidang equator adalah bidang tengah dari sel dimana kromosom/kromatid berjejer teratur pada tahap metafase.

·        Haploid adalah sel yang hanya berisi satu set lengkap kromosom yang dihasilkan dari pembelahan meiosis.

·           Diploid adalah sel yang memiliki dua set lengkap kromosom yang dihasilkan dari pembelahan mitosis.

b.    Jelaskan perubahan kromosom yang terjadi pada fase profase, metafase, anafase, dan telofase?

·         Fase Profase

Pada tahap profase, terjadi perubahan pada nukleus dan sitoplasma. Di dalam nukleus, benang-benang kromatin menebal dan memendek membentuk kromosom. Kromosom tersebut dapat diamatidi bawah mikroskop cahaya. Tiap lengan kromosom, berduplikasi membentuk dua kromatid (kromatid kembar) yang terikat pada sentromer. Selama profase, nukleolus dan membran nukleus menghilang. Mendekati akhir profase, terbentuklah spindel (gelendong pembelahan yang terdiri atas mikrotubula dan protein). Dengan berakhirnya profase, kromosom-kromosom yang dobel dan memanjang itu menempatkan diri di bidang ekuator dari sel.

·         Fase Metafase

Pada fase metafase, kromosom-kromosom tersebar di bidang tengah dari sel. Hal ini terjadi karena pada fase ini sentromer dari kromosom-kromosom dobel longitudinal terletak di bidang ekuator dari sel. Pada metafase, kromosom menyusun diri secara acak pada satu bidang ekuator atau tengah-tengah sel. Pada awal fase ini, membran nukleus dan nukleolus lenyap. Sentromer,suatu daerah vital bagi pergerakan kromosom, melekat pada serabut gelendong yang bertanggung jawab terhadap arah pembelahan kromosom selama pembelahan. Metafase dicirikan oleh barisan kromosom yang amat rapi sepanjang bidang equatorial. Pada tahapan ini sedikit terlihat adanya gambaran benang-benang spindelnya. Pada tahap ini kromosom atau kromatid mudah diamati atau dipelajari. Mudahnya, setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah seldan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer.

·         Fase Anafase

Pada fase ini, sentromer membelah dan kedua buah kromatid memisahkan diri dan bergerak menuju ke kutub sel dari spindel yang berlawanan. Tiap kromatid hasil Pada akhir anafase sekat sel mulai terbentuk dekat bidang equator Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing-masing satu kromatida. Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju ke kutub yang berlawanan. Pada akhir fase, semua kromatida sampai pada kutub masing-masing. Pembelahan itu memiliki sifat keturunan yang sama. Pada saat itu kromosom-kromosom tersebut berlaku sebagai kromosom baru.

·         Fase Telofase

Datangnya kromosom anakan yang tunggal di kutub spindel merupakan tanda dimulainya telofase. Terbentuklah membran nukleus baru, spindel menghilang dan nukleolus dibentuk oleh nucleolar organizer dari sebuah kromosom. Dengan terbentuknya dua buah nukleus baru, maka di tengah sel terjadi dinding baru, sehingga berlangsunglah sitokenesis (pembelahan sel).

c.    Mengapa interfase tidak tepat jika disebut fase istirahat pada pembelahan sel?

ð  Karena pada fase ini, sel sedang mempersiapkan segala kebutuhannya untuk memulai pembelahan. Persiapannya terbagi menjadi 3 yaitu G1, S, dan G2. pada tahap G1 interfase, sel mulai mempersiapkan protein protein serta komponen lain yang dibutuhkan. Pada fase S (Sintetis), sel menduplikasi materi genetik untuk diwariskan ke sel anakan. Pada fase G2 sel menduplikasi organel organel serta mempersiapkan kebutuhan lainnya untuk langsung masuk ke dalam fase mitotik.

3.     Perhatikan gambar pembelahan meiosis berikut!

  

a.    Sebutkan 4 fase meiosis I?

ð  Interfase -> Profase I -> Metafase I -> Anafase I -> Telofase I -> Sitokinesis I

b.    Sebutkan 4 fase meiosis II?

ð  Profase II -> Metafase II -> Anafase II -> Telofase II -> Sitokinesis II

c.    Jelaskan perubahan kromosom pada profase I?

ð  Kromosom mengalami perubahan pada tiap tahap yang terjadi pada profase I, yakni tahap leptoten, zigoten, pakiten, diploten, dan diakinesis. Pada tahap leptoten, kromatin berubah menjadi kromosom yang mengalami kondensasi dan terlihat seperti benang tunggal yang panjang. Pada tahap zigoten, sentrosom membelah menjadi dua dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Pada tahap pakiten, tiap kromosom melakukan penggandaan atau replikasi menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih menyatu dan belum membelah. Selanjutnya, pada tahap diploten, kromosom homolog terlihat saling menjauhi. Saat kromosom homolog menjauh, terjadi perlekatan berbentuk X pada suatu tempat tertentu di kromosom yang disebut kiasma (jamak : kiasmata). Kiasma merupakan bentuk persilangan dua dari empat kromatid suatu kromosom dengan pasangan kromosom homolognya. Kiasma juga merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang (crossing over) pada kromosom. Peristiwa pindah silang merupakan salah satu penyumbang keanekaragaman individu makhluk hidup. Karena adanya peristiwa tersebut sel gamet yang terbrntuk sama sekali tidak identik dengan susunan kromosom sel induknya. Pada tahap diakinesis terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan dua sentriol (hasil pembelahan) ke arah kutub yang berlawanan. Diakinesis diakhiri dengan menghilangnya nukleolus dan membran nukleus serta tetrad mulai bergerak ke bidang ekuator.

d.    Bagaimana terjadinya proses pindah silang pada profase I?

ð  Pada profase I, kromosom homolog berjejer memanjang atau berpasangan dengan satu sama lain, dan pertukaran materi genetik antara dua kromosom berlangsung, yang dikenal sebagai pindah silang. Pasangan kromosom homolog yang dikenal sebagai sinapsis, dan titik di mana kromosom ini berpasangan satu sama lain dikenal sebagai kiasma. Proses pindah silang atau rekombinasi dimulai oleh protein Spo 11. Protein ini membentuk kompleks dengan protein lain seperti RAD50 dan MRE11A, dan NBS 1 yang diperlukan untuk memecah DNA beruntai ganda. Pada waktu kromosom-kromosom hendak memisah, kromatid-kromatid yang bersilang melekat dan putus dibagian kiasma, kemudian tiap potongan itu melekat pada kromatid sebelahnya secara timbal balik. Berhubung dengan itu gen-gen yang terletak pada bagian yang pindah itu akan berpindah pula tempatnya ke kromatid sebelahnya (homolognya).

e.    Jelaskan perbedaan profase I dan II?

Profase I:

ð  Pada profase 1, kromosom membelah menjadi kromatid. Hasil dari profase 1 adalah terbentuk 2 sel gamet, dengan setiap sel bersifat diploid (memiliki 2 set lengkap kromosom).

Profase II:

ð  Pada profase 2 meiosis, kromatid akan terputus menjadi kromos. Hasil dari profase 1 adalah terbentuk 4 sel gamet, dengan setiap sel bersifat haploid (memiliki hanya 1 set lengkap kromosom).

f.     Jelaskan perbedaan metafase I dan II?

Metafase I:

ð  Pada tahap metafase I, tetrad (kromosom berpasangan yang mengandung empat kromatid) menyelaraskan pada bidang equator. Sentromer menempel pada serat gelendong, yang membentang dari kutub sel. Satu sentromer menempel tiap benang spindel. 

Metafase II:

ð  Pada tahap metafase II, 23 pasang kromatid berkumpul di tengah sel sebelum pemisahan.

g.    Jelaskan perbedaan anafase I dan II?

Anafase I:

ð  Pada anafase I, terbentuk sel anakan (n) yang berbeda dengan induknya (2n).

Anafase II:

ð  Pada anafase II, sel anakan yang terbentuk sama seperti induknya (n).

h.    Jelaskan perbedaan telofase I dan II?

Telofase I:

ð  Pada telofase I, reformasi selubung nukleus terjadi di sekitar set kromosom dan benang spindel dan sinar astral secara bertahap menghilang. Biasanya proses sitokinesis dimulai bersamaan dengan telofase I dan menghasilkan dua sel anak haploid di akhir.

Telofase II:

ð  Pada Telofase II, pembentukan inti dan dekondensasi kromosom terjadi dan aparatus gelendong menghilang. Namun, sel-sel yang memiliki meiosis cepat tidak mengalami dekondensasi. Pada akhirnya, satu sel induk menghasilkan empat sel anak, masing-masing dengan satu set kromosom haploid.

4.     Lengkapi tabel berikut, isilah dengan kalimat singkat dan jelas.

Perbandingan Mitosis dan Meiosis

Faktor pembanding	Mitosis	Meiosis
Tujuan	Pada organisme bersel satu, untuk memperbanyak diri. Pada organisme bersel banyak untuk perbanyakan sel dan pertumbuhan.	Pada organisme bersel banyak untuk membentuk sel kelamin (gamet).
Tempat terjadi	Pada tumbuhan mitosis terjadi di jaringan meristematis, misalnya di ujung batang, ujung akar, dan kambium. Pada hewan terjadi di sel-sel somatik (sel tubuh).	Pada tumbuhan terjadi di benang sari dan putik. Pada hewan terjadi di alat kelamin.
Tahap pembelahan	Dua sel anakan yang memiliki jumlah kromosom seperti induknya (diploid).	Empat sel anakan yang memiliki setengah jumlah kromosom induknya (haploid).
Hasil	Terjadi lewat rangkaian tahap, yaitu profase, metafase, anafase, telofase, dan interfase.	Terjadi lewat dua rangkaian tahap yaitu meiosis I dan meiosis II.

5.     Jelaskan dengan gambar gametogenesis pada alat kelamin jantan dan bertina pada tumbuhan.

Mikrosporogenesis:

Megasporogenesis:

 

 6.     Jelaskan dengan gambar gametogenesis pada hewan jantan dan betina.

Spermatogenesis:

 

    Oogenesis: