Gen, Si Pembawa Sifat Keturunan

Ilustrasi gen

Sifat dari makhluk ternyata dapat diwariskan pada keturunannya. Pembawa sifat tersebut dinamakan gen. Gen merupakan salah satu unsur pembentuk makhluk hidup. Gen memiliki pengertian sebagai unit pembawa sifat keturunan dari suatu makhluk hidup.

Selain bersifat sebagai partikel pembawa keturunan, gen pun dapat menduplikasi dirinya pada proses pembelahan sel. Struktur pembawa sifat keturunan makhluk hidup tersusun dari dua bagian, yaitu DNA dan RNA. Sementara itu, letak gen sendiri berada di dalam kromosom.

Pengertian Gen Menurut Para Ahli

Gergor Mendel, dalam penelitiannya mengatakan ada suatu bahan yang berkait dengan sifat atau karakter dalam tubuh suatu makhluk hidup yang dapat diturunkan dari satu generasi ke generasi selanjutnya. Mendel menyebutnya bahan tersebut sebagai “faktor”. Teori Mendel tersebut merupakan teori pertama yang mengungkap keberadaan gen.

Konsep yang sama dengan Mendel pun diungkapkan oleh ahli lain, yaitu Hugo de Vries. Teori Hugo de Vries menyebutnya "pangen" (baca: pan-gen). "Pangen" adalah partikel yang partikel yang mewakili satu ciri yang dapat diwariskan. Sementara itu, pada 1910, Wilhelm Johannsen menyingkatnya "pangen" sebagai gen. Pada tahun yang sama, Thomas Hunt Morgan mengatakan bahwa gen terletak di kromosom.

Seiring perkembangan teknologi, semakin banyak ahli yang meneliti gen. Oleh karena itu, banyak penghargaan Nobel yang diberikan kepada para peneliti gen. Pada era 1940-an, Edward Tatum dan George Beadle melakukan penelitian terhadap Neurospora crassa. Dari penelitian itu, Beadle dan Tatum menarik sebuah hipotesis bahwa gen dapat “mengkode” enzim satu gen dapat menyintesis satu enzim.

Teori ini dikenal dengan nama One Gene, One Enzyme. Selanjutnya, ditemukan bahwa gen dapat “mengkode” protein yang tidak hanya berfungsi sebagai enzim dan sebagian protein terdiri atas dua atau lebih polipeptida. Karena penemuan-penemuan itu, pendapat Beadle dan Tatum, yang dikenal dengan nama Teori One gene, One Enzyme, telah diubah menjadi Teori Satu Gen, Satu Polipeptida (One Gene, one Polypetide Theory).

Ekspresi Gen

Definisi ekspresi gen adalah sebuah proses perubahan berbagai kode informasi yang dalam gen menjadi berbagai protein yang beroperasi di dalam sel. Proses ekspresi gen terbagi menjadi tiga tahap, yaitu:

1. Replikasi DNA.
2. Transkripsi. Transkripsi adalah sebuah proses pembuatan salinan struktur RNA.
3. Translasi. Translasi adalah sebuah proses sintesis polipeptida yang berlangsung di dalam ribosom.

Definisi Mutasi Gen

Pengertian mutasi gen adalah sebuah proses perubahan yang terjadi pada struktur DNA dan RNA. Proses mutasi ini berlangsung pada taraf urutan gen yang disebut mutasi titik dan pada taraf kromosom. Proses Mutasi yang berlangsung pada tingkat kromosom disebut dengan aberasi. Proses mutasi yang terjadi pada gen dapat menyebabkan timbulnya alel baru. Selain itu, mutasi gen pun menjadi dasar kemunculan variasi-variasi gen baru pada spesies.

Umumnya, proses mutasi gen ini jarang terjadi. Perbandingannya sekitar 1 : 10.000. Proses mutasi gen diakibatkan adanya zat pembangkit mutasi yang disebut mutagen. Mutagen sendiri terdiri atas 3 bahan mutagen, yaitu mutagen bahan kimia (kolkisin dan digitonin), mutagen bahan fisika (radiasi surya, pengaruh  zat radioaktif), dan mutagen bahan biologi (virus atau bakteri).

Proses perubahan gen atau mutasi gen terjadi secara fenotif. Individu atau spesies yang mengalami perubahan sifat akibat proses mutasi gen dinamakan mutan. Dalam ilmu genetik, mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat. Mutasi gen terbagi menjadi dua, yaitu mutasi gen berdasarkan sel yang bermutasi dan mutasi gen berdasarkan bagian sel yang bermutasi.

1. Mutasi Gen Berdasarkan Sel yang Bermutasi

Proses mutasi gen berdasarkan sel yang bermutasi terdiri atas dua macam, yaitu mutasi gen somatik dan mutasi gen gametik. Mutasi gen somatic adalah proses perubahan gen yang terjadi  pada sel somatic atau sel tubuh, seperti sel kulit. Mutasi gen somatik tidak dapat diturunkan pada keturunannya. Sementara itu, mutasi gen secara gametik adalah mutasi gen yang terjadi pada sel gamet. Sel gamet adalah sel organ reproduksi yang terdiri atas sperma dan ovum pada manusia. Proses mutasi gen gemetik ini dapat diturunkan pada pewaris keturunannya.

2. Mutasi Gen Berdasarkan Bagian yang Bermutasi 

Mutasi gen berdasarkan bagian bagian yang bermutasi terbagi menjadi dua, yaitu mutasi titik dan mutasi kromosom atau aberasi. Mutasi titik adalah proses perubahan gen yang terjadi pada unsur basa N dari DNA atau RNA. Mutasi gen ini sering terjadi. Namun, efek yang diakibatkan dapat diminimaslisasi dengan cara mekanisme pemulihan gen. Mutasi titik bisa mengakibatkan perubahan pada urutan asam amino yang ada dalam protein. Selain itu, mutasi titik ini pun menyebabkan berkurang, berubah, atau hilangnya fungsi dari enzim.

Mutasi titik dapat digunakan untuk meneliti perubahan yang terjadi pada gen secara fenotipe. Sementara itu, mutasi gen yang terjadi pada kromosom atau aberasi adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan gen yang terdapat dalam kromosom. Mutasi gen yang terjadi pada kromosom ini sering terjadi karena banyaknya kesalahan pada proses pembelahan secara meiosis dan sedikit kesalahan dalam pembelahan secara mitosis.

Pemanfaatan Mutasi Gen

Sebenarnya, mutasi gen merupakan salah satu faktor bagi kemampuan penyesuaian diri suatu spesies makhluk hidup terhadap lingkungan baru atau lingkungan yang telah berubah. Secara ilmu biologi, terjadinya mutasi gen lebih banyak berdampak negatif pada individu, seperti terganggunya kesehatan makhluk hidup, bahkan sampai menyebabkan kematian. Namun, selain berdampak negatif pada makhluk hidup atau individu, proses mutasi gen pun dapat berdampak positif.

Dampak positif dari proses mutasi gen banyak dibgunakan dalam ilmu biologi terapan. Berikut ini beberapa manfaat mutasi gen bagi kehidupan.

1. Terapi Sel Tumor

Mutasi gen dapat dimanfaatkan sebagai terapi sel tumor. Radiasi sinar sinar X dapat dimanfaatkan dalam proses kemoterapi penyembuhan kanker dan tumor. Proses kemoterapi dengan menggunakan penyinaran sinar X dapat menghambat perkembangan sel-sel kanker dan sel tumor. Efek dari penyinaran sinar X atau radiasi yang  ditimbulkan sinar X dapat menyebabkan mutasi gen pada sel-sel kanker terhenti karena sel kanker atau sel tumor tidak bisa lagi memperbanyak diri.

2. Pemulian Tanaman

Ternyata, mutasi gen dapat dilakukan untuk membantu proses pemuliaan tanaman dalm bidang pertanian. Pemanfaatan mutasi gen dalam ilmu pemuliaan tanaman tidak ditujukan untuk mematikan sel, tapi justru untuk memperbanyak sel. Proses mutasi gen dalam bidang pemuliaan tanaman bekerja dengan cara mengubah susunan nitrogen yang terkandung dalam DNA.

Harapan dari proses mutasi gen ini adalah munculnya beberapa sel yang menguntungkan. Dengan demikian, banyak sel baru yang diharapkan menjadi spesies baru dari setiap jenis spesies yang dikembangkan. Proses pemuliaan tanaman atau budidaya tanaman dengan bantuan mutasi gen ini sering dilakukan pada tanaman hortikultura, seperti sayuran-sayuran dan tanaman hias (ornamental). Dalam bidang pertanian, proses mutasi gen pada pemulian tanaman ini telah menghasilkan beberapa kultivar bibit padi unggul.