Kromosom: Struktur, Fungsi, dan Jenisnya

Definisi

Kromosom merupakan bagian mikroskopis yang berbentuk seperti benang yang terdapat di nukleus sel yang membawa informasi turunan dalam bentuk gen. Karakter khas dari setiap kromosom adalah kekompakan dan kepadatannya. Misalnya, sebanyak 46 kromosom ditemukan dalam sel manusia dengan panjang total jiga digabungkan adalah 200 nm (1 nm = 10−9 meter); jika kromosom diurai, materi genetik yang dikandungnya akan berukuran sekitar 2 meter (sekitar 6,5 kaki) pada setiap sel. Kepadatan kromosom memiliki peran penting dalam membantu mengatur materi genetik selama pembelahan sel dan memberikan memungkinkan untuk memasukkan seluruh DNA ke dalam struktur yang lebih kecil seperti nukleus sel, dengan diameter rata-rata sekitar 5 hingga 10 um (1 um = 0,00l mm , atau 0,000039 inci), atau ke dalam kepala poligonal partikel virus, yang mungkin berdiameter hanya 20 nm hingga 30 nm.

Struktur dan lokasi kromosom merupakan salah satu karakter pembeda utama antara virus, prokariota, dan eukariota. Virus memiliki kromosom yang terdiri dari DNA (asam deoksiribonukleat) atau RNA (asam ribonukleat), dimana kromosom dengan sangat padat dikemas ke dalam kepala virus. Pada organisme dengan sel prokariotik (seperti, bakteri, ganggang biru-hijau, dll), kromosom seluruhnya terdiri dari DNA. Kromosom tunggal sel prokariotik tidak tertutup dalam membran nukleus. Pada eukariota, kromosom terkandung dalam inti sel terbungkus oleh membran. Kromosom sel eukariotik terdiri dari DNA yang melekat pada protein khusus, yaitu protein histon. Selain DNA, materi genetik pada eukariotik juga dapat berupa RNA sebagai bagian proses dari sintesis protein pada tahapan Transkripsi dan Translasi.

Setiap spesies dengan sel eukariotik memiliki karakteristik dalam jumlah kromosomnya. Pada spesies yang bereproduksi secara aseksual, jumlah kromosomnya sama pada semua sel organisme. Pada organisme yang bereproduksi secara seksual, jumlah kromosom dalam sel tubuh (somatik) adalah diploid (2n; sepasang setiap kromosom), dua haploid (1n) yang ditemukan dalam sel kelamin atau sel gamet. Kromosom haploid diproduksi selama pembelahan meiosis. Selama fertilisasi, dua gamet bergabung untuk menghasilkan zigot untuk menghasilkan sel tunggal dengan satu set kromosom diploid.

Sel somatik memperbanyak diri melalui pembelahan sel, suatu proses yang disebut dengan mitosis. Pada pembelahan sel, kromosom berada dalam keadaan tidak tergulung, menghasilkan massa materi genetik yang tersebar dan memanjang yang dikenal sebagai kromatin. Penguraian kromosom memungkinkan sintesis DNA untuk dilakukan. Selama fase ini, DNA mereplikasi dirinya sendiri sebagai persiapan untuk pembelahan sel. Setelah proses replikasi, DNA kemudia memadat kembali menjadi kromosom. Pada titik ini, setiap kromosom sebenarnya terdiri dari satu set kromatid duplikat yang disatukan oleh sentromer. Sentromer adalah titik perlekatan kinetokor, yaitu struktur protein yang terhubung ke serat gelendong (struktur yang menarik kromatid ke ujung sel yang berlawanan pada tahapan pembelahan sel). Selama tahapan pembelahan sel, sentromer berduplikasi dan pasangan kromatid berpisah sehingga setiap kromatid menjadi kromosom terpisah. Sel membelah dan kedua sel anak memiliki satu set kromosom lengkap (diploid). Kromosom yang terurai didalam sel-sel anakan yang baru, membentuk kembali jaringan difusi kromatin.

Pada banyak organisme yang memiliki jenis kelamin terpisah, terdapat dua tipe dasar kromosom: kromosom seks dan autosom. Autosom mengontrol pewarisan semua karakteristik kecuali yang terkait seks yang dikendalikan oleh kromosom seks. Manusia memiliki 22 pasang autosom dan satu pasang kromosom seks. Semua bertindak dengan cara yang sama selama pembelahan sel. Kerusakan kromosom adalah kerusakan fisik subunit kromosom. Pemutusan dan penyatuan kembali kromosom homolog selama meiosis adalah dasar dari pemodelan pindah silang, yang menghasilkan variasi keturunan dari setiap perkawinan.

Struktur

Sebuah kromosom umumnya memiliki 8 bagian; Sentromer atau padatan primer atau kinetokor, kromatid, kromatin, pemadatan sekunder, telomer, kromomer, kromonema, dan matriks.

• Sentromer dan Kinetokor: Sentromer dan Kinetokor merupakan padatan utama yang terletak di pusat tempat melekatnya kromatid atau serat gelendong. Fungsinya untuk memungkinkan pergerakan kromosom selama tahap anafase pada pembelahan sel.
• Kromatid: Selama pembelahan sel, kromosom dibagi menjadi 2 untai identik yang disatukan oleh sentromer. Kromatid adalah setengah dari kromosom. Setiap kromatid mengandung DNA dan akan berpisah pada tahapan Anafase untuk membentuk kromosom terpisah. Kedua kromatid dilekatkan satu sama lain oleh sentromer.
• Kromatin: Kromatin adalah kompleks DNA dan protein yang membentuk kromosom di dalam inti sel eukariotik. DNA inti sangat padat dan melilit pada protein histon agar dapat masuk ke dalam nukleus. Dengan kata lain, kromatin tidak muncul sebagai untaian linier bebas. Kromatin terdiri dari DNA, RNA, dan protein.
• Padatan Sekunder: Hal ini umumnya hadir sebagai organisasi nukleolar.
• Telomer: Telomer adalah wilayah terminal dari setiap sisi kromosom. Setiap kromosom memiliki 2 telomer.
• Kromonema: Kromonema adalah struktur filamen melingkar seperti benang halus tempat dimana kromomer disusun. Kromonema mengontrol ukuran kromosom dan bertindak sebagai tempat pembawa gen.
• Kromomer: Kromomer adalah struktur seperti manik yang terdapat pada benang atau Kromonema. Kromomer diatur dalam satu baris di sepanjang Kromonema. Jumlah kromosom bersifat konstan dan bertanggung jawab untuk membawa gen selama pembelahan sel ke generasi berikutnya.
• Matriks: Pelikel adalah membran yang mengelilingi setiap kromosom. Matriks adalah zat seperti jeli yang ada di dalam pelikel. Matriks terbentuk dari bahan non-genetik.

Fungsi Kromosom

• Fungsi terpenting dari kromosom adalah membawa materi genetik berupa DNA. DNA menyediakan informasi genetik untuk berbagai fungsi seluler. Fungsi-fungsi ini sangat penting untuk pertumbuhan, kelangsungan hidup, dan reproduksi organisme.
• Histon dan protein lain yang membentuk Kromosom. Protein ini melindungi kromosom dari bahan kimia (misalnya, enzim) dan tekanan fisik. Dengan demikian, kromosom juga melakukan fungsi melindungi terhadap materi genetik (DNA) dari kerusakan selama proses pembelahan sel.
• Selama pembelahan sel, serat gelendong yang melekat pada sentromer berkontraksi dan melakukan fungsi penting. Kontraksi sentromer kromosom memastikan distribusi DNA (materi genetik) yang tepat ke anak sel pada tahap pembelahan sel.
• Kromosom mengandung protein histon dan non-histon. protein ini mengatur aksi gen. Molekul seluler yang mengatur gen bekerja dengan mengaktifkan atau menonaktifkan protein ini. Aktivasi dan deaktivasi ini memperluas atau mengontraksikan kromosom sesuai kebutuhan.

Tipe Kromosom

• Kromosom Metasentrik: Kromosom metasentrik memiliki sentromer yang tepat berada di tengah. Kromosom metasentrik memiliki panjang lengan yang relatif sama. Contoh: Kromosom manusia nomor 1 dan nomor 3 bersifat metasentrik.
• Kromosom Submetasentrik: Pada kromosom submetasentrik, sentromer tidak tepat berada di tengah. Kedua bagian lengan kromosom tidak sama panjang atau asimetris. Contoh: Kromosom manusia nomor 4 sampai nomor 12 bersifat submetasentrik.
• Kromosom Akrosentrik: Kromosom akrosentrik memiliki salah satu untaian kromosom yang sangat panjang dan satu sangat pendek. Contoh: Kromosom manusia nomor 13, nomor 15, nomor 21, dan nomor 22 bersifat akrosentrik.
• Kromosom Telosentris: Dalam kromosom telosentris, sentromer hadir di bagian paling ujung kromosom. Kromosom telosentrik terdapat pada spesies seperti tikus. Manusia tidak memiliki kromosom telosentrik.

Jumlah Kromosom

Jumlah kromosom khas pada spesies tertentu. Pada setiap spesies yang bereproduksi secara aseksual, jumlah kromosom cenderung sama. Pada organisme yang bereproduksi secara seksual, jumlah kromosom dalam sel tubuh (somatik) biasanya dalam bentuk diploid (2n) dan haploid (1n) yang ditemukan dalam sel kelamin, atau sel gamet. Jumlah haploid diproduksi selama meiosis. Pada beberapa organisme yang bereproduksi secara seksual, individu dapat dihasilkan dari telur yang tidak dibuahi dan karena itu bersifat haploid; contohnya adalah lebah jantan, komodo, dan hiu kepala martil.

Suatu organisme dengan jumlah kromosom kelipatan dari jumlah kromosom diploid disebut poliploid. Poliploidi merupakan jalur evolusi normal yang terjadi pada banyak kelompok tumbuhan tetapi sangat jarang terjadi pada hewan. Contoh tumbuhan dan hewan poliploid adalah kentang (Solanum tuberosum), katak cakar Afrika (Xenopus laevis), dan tikus viscacha dataran (Tympanoctomys barrerae; juga disebut tikus vizcacha merah). Namun, pada kebanyakan hewan, setiap perubahan dari jumlah kromosom untuk suatu spesies dapat disertai dengan perubahan drastis dalam karkter organisme tersebut. Misalnya, pada manusia, janin yang terkena poliploidi sering kali secara spontan gugur pada awal kehamilan. Jumlah kromosom tidak berkorelasi dengan kompleksitas hewan atau tumbuhan. Pada manusia misalnya, jumlah diploid adalah 2n = 46 (yaitu, 23 pasang), dibandingkan dengan 2n = 78 pasang atau 39 pasang pada anjing dan 2n = 36 (18) pada cacing tanah biasa. Ada kisaran jumlah kromosom yang sama banyaknya di antara tanaman. Pada tanaman, ciri yang paling dapat diamati adalah ukuran dari tumbuhan yang biasanya bertambah besar jika set kromsomnya bertambah.

Sentromer

Struktur sentromer dalam kromosom yang menyatukan dua kromatid (untai anak dari kromosom yang direplikasi). Sentromer merupakan titik perlekatan kinetokor, sebuah struktur tempat mikrotubulus dari gelendong mitosis menempel. Gelendong adalah struktur yang menarik kromatid ke ujung sel yang berlawanan selama proses pembelahan sel mitosis dan meiosis. Setelah dipisahkan, setiap kromatid menjadi kromosom. Jadi, ketika sel membelah, kedua sel anak memiliki set kromosom yang lengkap.

Untuk kromosom autosom dan kromosom kelamin dapat dibaca pada postingan ini