Kromosom – Pengertian, Fungsi dan contoh

Kromosom adalah untaian DNA yang melilit protein terkait yang memberikan struktur asam basa nukleat yang terhubung. Selama interfase dari siklus sel, kromosom ada dalam struktur yang longgar, sehingga protein dapat diterjemahkan dari DNA dan DNA dapat direplikasi. Selama mitosis dan meiosis, kromosom menjadi terpadatkan, untuk diatur dan dipisahkan.

Zat yang terdiri dari semua kromosom dalam sel dan semua protein yang terkait dikenal sebagai kromatin. Pada prokariota, biasanya hanya ada satu kromosom, yang ada dalam bentuk seperti cincin atau linear. Kromatin dari kebanyakan organisme eukariotik terdiri dari banyak kromosom, seperti yang dijelaskan kemudian dalam artikel ini. Setiap kromosom membawa bagian dari kode genetik yang diperlukan untuk menghasilkan suatu organisme.

Setelah seluruh kode genetik dibagi menjadi kromosom yang berbeda memungkinkan kemungkinan variasi melalui kombinasi kromosom yang berbeda dengan alel yang berbeda, atau variasi genetik yang dikandungnya. Rekombinasi dan mutasi kromosom dapat terjadi selama mitosis, meiosis, atau selama interfase. Hasil akhirnya adalah organisme yang berfungsi dan berperilaku dengan cara yang berbeda. Variasi ini memungkinkan populasi berevolusi dari waktu ke waktu, sebagai respons terhadap perubahan lingkungan.

Fungsi Kromosom

Kromosom memegang tidak hanya kode genetik, tetapi banyak protein yang bertanggung jawab untuk membantu mengekspresikannya. Bentuk dan strukturnya yang rumit menentukan seberapa sering gen dapat diterjemahkan menjadi protein, dan gen mana yang diterjemahkan. Proses ini dikenal sebagai ekspresi gen dan bertanggung jawab untuk menciptakan organisme. Bergantung pada seberapa padatnya kromosom pada titik tertentu menentukan seberapa sering suatu gen diekspresikan.

Seperti terlihat pada gambar struktur kromosom yang ditunjukkan di bawah, gen yang kurang aktif akan lebih padat daripada gen yang menjalani transkripsi aktif. Molekul seluler yang mengatur gen dan transkripsi sering kali bekerja dengan mengaktifkan atau menonaktifkan protein ini, yang dapat berkontraksi atau memperluas kromosom. Selama pembelahan sel, semua protein diaktifkan dan kromatin menjadi padat menjadi kromosom yang berbeda. Molekul padat ini memiliki peluang lebih baik untuk menahan gaya tarik yang terjadi ketika kromosom dipisahkan menjadi sel-sel baru.

Struktur Kromatin

Struktur Kromatin

Struktur kromosom

Replikasi Prokaryota

Replikasi Prokaryota

Seperti terlihat pada grafik di atas, kromosom memiliki struktur yang sangat kompleks. DNA, atau asam deoksiribonukleat membuat dasar struktur, seperti yang terlihat di paling kiri. DNA terbuat dari dua string pasangan basa asam nukleat. Pasangan basa dalam DNA adalah sitosin, adenin, timin, dan guanin. Struktur spiral yang dibentuk oleh dua string DNA ini disebabkan oleh pasangan bebas antara setiap basa dengan pasangannya pada string yang berlawanan. Adenin berpasangan dengan timin dan pasangan guanin dengan sitosin. Sisi berlawanan dari basa membentuk tulang punggung fosfat-deoksiribosa, yang membuat untaian tetap utuh.

Ketika DNA diduplikasi, untaian dipisahkan, dan molekul polimerase membangun string baru yang sesuai untuk setiap sisi. Dengan cara ini, DNA direplikasi dengan sempurna. Ini dapat dilakukan secara artifisial dengan reaksi berantai polimerase di mana enzim dan panas khusus digunakan untuk memisahkan dan mereplikasi string beberapa kali, untuk menghasilkan banyak salinan DNA yang sama. Ini membuatnya lebih mudah untuk mempelajari string DNA apa pun, bahkan seluruh kromosom atau genom.

Setelah sel mengekspresikan dan menggandakan DNA, pembelahan sel dapat terjadi. Ini terjadi pada prokariota dan eukariota, tetapi hanya eukariota yang memadatkan DNA mereka sehingga dapat dipisahkan. DNA prokariotik sangat sederhana sehingga relatif sedikit protein struktural yang terkait dengan kromosom. Pada eukariota, banyak protein struktural digunakan.

Protein pertama adalah inti histon. Banyak protein histon individu mengikat bersama untuk membentuk histon inti. DNA dapat membungkus salah satu dari histon ini. Struktur ini, dan histon yang terkait, dikenal sebagai nukleosom. Seperti yang terlihat pada gambar ketiga dari kiri, nukleosom ini membentuk “manik-manik”. Tali menjadi bolak-balik oleh histon lain, histon H1, dan akhirnya serat diproduksi. Jenis protein berikutnya, protein scaffold, mulai melilitkan serat menjadi struktur yang longgar. Ketika kromosom harus dipadatkan selama pembelahan sel, lebih banyak protein perancah diaktifkan, dan struktur menjadi lebih padat. Faktanya, bahkan dengan mikroskop, kromosom individu tidak dapat dilihat sampai dekat pertengahan siklus pembelahan sel, ketika kromosom menjadi sangat padat. Proses ini dilihat sebagai gambar maju ke kanan.

Contoh-contoh Kromosom

Replikasi Prokaryota

Ketika satu sel bakteri telah mencapai ukuran yang cukup besar, ia dapat bereproduksi secara vegetatif. Meskipun tidak ada membran yang memisahkan organel individu dalam bakteri, sel akan menggandakan DNA dan bahan kimia khusus yang diperlukan untuk bertahan hidup. DNA ada dalam kromosom tunggal, kadang-kadang disebut genofor, yang direplikasi oleh masing-masing untaian yang dipisahkan dan polimerase membangun untai baru yang sesuai. Kedua kromosom dipisahkan menjadi sel-sel individual, dan sel-sel menjalankan fungsinya dengan menciptakan protein dari DNA dan berinteraksi dengan lingkungan.

Replikasi Eukaryota

Pandangan yang jauh lebih rumit dari kromosom hadir pada eukariota. Pada eukariota, DNA direplikasi pada akhir interfase, bagian dari siklus sel tempat sel tumbuh dan berfungsi. Sama seperti pada prokariota, untaian DNA dipisahkan dan untaian baru dibuat oleh enzim. Namun, pada eukariota, ada beberapa kromosom. Kromosom baru tetap terhubung di sentromer, sebuah struktur yang memungkinkan mikrotubulus untuk terhubung dan menyatukan kromosom. Ini sekarang dikenal sebagai kromatid sisterĀ  karena mereka adalah salinan yang identik. Kromatid ini dapat mengalami beberapa variasi selama pembelahan sel meiosis, ketika rekombinasi dapat terjadi.

Ketika mereka terpisah selama pembelahan sel, mereka dikenal sebagai kromosom sister. Kromosom sister dipisahkan menjadi gamet yang berbeda, atau sel sperma dan sel telur. Ketika sperma dan telur bersatu, zigot menerima satu kromosom sister dari masing-masing orangtua, tetapi karena mereka bukan salinan identik satu sama lain mereka dikenal sebagai kromosom homolog. Pada manusia, ada 23 pasangan homolog, sehingga manusia memiliki 46 kromosom di setiap sel. Ketika DNA direplikasi, mereka memiliki 92 kromatid sister, tetapi mereka masih terhubung sehingga masih ada hanya 46 kromosom. Gamet manusia hanya memiliki 23 kromosom, dan tidak ada pasangan yang homolog.