Cara DNA Bereplikasi dan Cara Sifat Diwariskan ke Keturunan

Setiap kali sel manusia membelah, ia harus terlebih dahulu menyalin semua DNA-nya sehingga kedua sel yang dihasilkan memiliki seperangkat instruksi genetik yang lengkap dan identik. Langkah penyalinan ini disebut replikasi DNA. Ini berbeda dari, tetapi terkait erat dengan, pewarisan genetik — proses yang menjelaskan mengapa anak-anak menyerupai orang tua biologis mereka.

Apa yang Terjadi Selama Replikasi DNA

Menurut situs informasi genetika yourgenome.org, replikasi DNA terjadi selama pembelahan sel sehingga setiap sel anak menerima salinan identik dari genom. Dalam sel manusia, seluruh proses — menyalin sekitar 3 miliar pasangan basa — diselesaikan dalam waktu sekitar satu jam.

Replikasi digambarkan sebagai 'semi-konservatif': setiap molekul DNA baru berakhir dengan satu untai asli dan satu untai yang baru dibangun, bukan dua untai yang sepenuhnya baru.

Tiga Langkah

1. Inisiasi: enzim helikase memecah ikatan hidrogen yang menahan dua untai DNA bersama-sama, membuka heliks ganda dan membuka 'garpu replikasi' berbentuk Y di mana untai-untai terpisah.
2. Pemanjangan: karena kedua untai yang terpisah berjalan dalam arah yang berlawanan, mereka disalin secara berbeda. Pada untai terkemuka, enzim primase meletakkan primer RNA pendek dan DNA polimerase menambahkan basa baru secara terus-menerus. Pada untai tertinggal, DNA polimerase bekerja dalam segmen pendek dan tidak berkelanjutan yang disebut fragmen Okazaki.
3. Terminasi: enzim yang disebut eksonuklease menghilangkan primer RNA dan mengisi celah yang dihasilkan, DNA polimerase memeriksa ulang untai baru untuk kesalahan, dan DNA ligase menyegel fragmen menjadi satu untai yang berkelanjutan, yang kemudian melingkar kembali ke heliks ganda.

Institut Penelitian Genom Manusia Nasional (NHGRI) menjelaskan urutan tiga tahap yang sama — inisiasi, pemanjangan, dan terminasi — sebagai kerangka kerja standar yang digunakan di seluruh biologi molekuler untuk menjelaskan bagaimana heliks ganda dibuka, disalin, dan disegel kembali.

Cara Pewarisan Genetik Bekerja

Pewarisan adalah proses di mana informasi genetik berpindah dari satu generasi ke generasi berikutnya. Ini bergantung pada jenis pembelahan sel yang berbeda yang disebut meiosis. NHGRI menjelaskan bahwa sel tubuh manusia biasanya memiliki 46 kromosom yang disusun dalam 23 pasang (sel 'diploid'), dan bahwa meiosis membawa sel diploid melalui dua putaran pembelahan untuk menghasilkan empat gamet 'haploid' — telur atau sperma — masing-masing berisi hanya 23 kromosom.

Ketika telur dengan 23 kromosom dibuahi oleh sperma dengan 23 kromosom, sel yang dihasilkan memiliki 46 kromosom lengkap lagi, memulihkan jumlah kromosom manusia normal dan menggabungkan materi genetik dari kedua orang tua, menurut NHGRI.

Hukum Mendel: Sifat Dominan dan Resesif

Aturan dasar yang mengatur sifat mana yang muncul pada keturunan pertama kali dirancang oleh biarawan Austria Gregor Mendel melalui ribuan percobaan abad ke-19 pada tanaman kacang polong, seperti dicatat dalam glosarium genetika NHGRI. Pekerjaan Mendel menetapkan bahwa sifat-sifat diwariskan melalui versi dominan dan resesif dari gen, sekarang disebut alel.

Dalam sistem ini, keturunan mewarisi satu salinan gen dari setiap orang tua. Alel dominan menghasilkan sifatnya bahkan ketika berpasangan dengan alel yang berbeda, sementara alel resesif hanya menghasilkan sifatnya ketika kedua salinan yang diwariskan adalah versi resesif. NHGRI memperingatkan bahwa tidak setiap sifat mengikuti pola sederhana ini dengan bersih, dan bahwa beberapa sifat Mendelian jarang atau masih diidentifikasi melalui penelitian berkelanjutan.

Pola Pewarisan di Balik Kondisi Genetik

Sumber Genetika MedlinePlus dari Perpustakaan Nasional Kedokteran AS menggambarkan beberapa pola pewarisan yang digunakan dokter dan peneliti untuk melacak bagaimana varian gen diwariskan melalui keluarga.

MedlinePlus Genetics juga mencatat bahwa banyak sifat dan kondisi tidak diatur oleh satu gen saja, tetapi hasil dari efek gabungan dari beberapa gen yang berinteraksi dengan faktor lingkungan — pola yang berada di luar pewarisan Mendelian klasik.

Mengapa Replikasi dan Pewarisan Terkait tetapi Berbeda

Replikasi DNA menyalin materi genetik di dalam sel organisme tunggal sehingga tubuh dapat tumbuh dan memperbaiki dirinya sendiri. Pewarisan, sebaliknya, menyangkut bagaimana materi genetik itu dicampur ulang dan ditransmisikan antar generasi melalui meiosis dan fertilisasi. Kesalahan atau varian yang timbul selama proses apa pun — kesalahan selama replikasi, atau kombinasi alel tertentu yang diwariskan pada fertilisasi — adalah apa yang menimbulkan keragaman genetik dan, dalam beberapa kasus, kondisi yang diwariskan.