REPRODUKSI SEL

REPRODUKSI SEL

Penelitian menunjukkan bahwa satuan unit terkecil dari kehidupan adalah sel. Kata “sel” itu sendiri dikemukakan oleh Robert Hoole yang berarti “kotak-kotak kosong” setelah ia mengamati sayatan gabus dengan mikroskop.
Selanjutnya disimpulkan bahwa sel terdiri dari kesatuan zat yang dinamakan protoplasma. Istilah protoplasma pertama kali dipakai oleh Johannes Purkinje; menurut Johannes Purkinje protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu sitoplasma dan nukleoplasma.
Robert Brown mengemukakan bahwa nukleus (inti sel) adalah bagian yang memegang peranan penting dalam sel. Rudolf Virchow mengemukakan sel itu berasal dari sel (omnis cellula E cellula).

ANATOMI DAN FISIOLOGI SEL

Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
1. Selaput plasma (membrane plasma).
2. Sitoplasma dan organel sel.
3. Inti sel (nukleus).

1. Selaput plasma atau plasma lemma yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak (lipid) dan senyawa protein).
Lipoprotein ini tersusun atas tiga lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah :
Protein – lipid – protein p trilaminer layer.
Lemak bersifat hidrofobik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat hidrofilik (larut dalam air) oleh karena itu selaput plasma bersifat selektif permeable atau semi permeabel (teori dari overton).
Selektif permeabel berarti hanya dapat dilewati molekul tertentu saja.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain.
Khusus pada sel tumbuhan selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut dinding sel.
Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa selulosa, diantara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan lamel tengah yang dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti lignin, chitine, pectin, suberin, dan lain-lain.
Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut noktah. Pada noktah sering terdapat penjuluran sitoplasma yang disebut plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
2. Sitoplasma dan organel sel bagian yang cair dalam sel dinamakan sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam intisel dinamakan nukleoplasma, sedang bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu dinamakan organel sel.
Penyusun utama sitoplasma terdiri dari air (90%) berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kimia sel.
Organel sel adalah benda-benda yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup (menjalankan fungsi kehidupan).
Organel sel tersebut antara lain:
a. Retikulum endoplasma yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.
Dikenal dua jenis RE yaitu :
- RE granular
- RE Agranular
Fungsi RE : adalah sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur RE hanya dapat dilihat dengan mikroskop electron.
b. Ribosom
Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang RE dan ada pula yang soliter.
Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tarsuspensi di dalam sel.
c. Mitokondria
Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran lapisan di dalamnya berlekuk-lekuk yang dinamakan Krista.
Fungsi mitokondria : sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak energi. Karena itu mitokondria diberikan julukan “the Power House”.
d. Lisosom
Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzimnya itu bernama lisozim.
e. Badan golgi
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sex dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa.
Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi eksresi misalnya ginjal.
f. Sentrosom
Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (mitosis maupun meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis.
Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop electron.
g. Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Dikenal 3 jenis plastid, yaitu :
1. Lekoplas (plastid berwarna putih yang berfungsi sebagai penyimpanan makanan).
- Amiloplas (menyimpan amilum).
- Elaioplas (menyimpan lemak).
- Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas yaitu plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
3. Kromoplas yaitu plastid yang mengandung pigmen, misalnya :
- Karotin (kuning)
- Fikodanin (biru)
- Fikosantin (kuning)
- Fikoeritrin (merah)

h. Vakuola (Rongga sel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa.
Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut tonoplas.
Vakuola berisi :
- Garam-garam organik.
- Glikosida
- Tanin (zatpenyamak)
- Minyak eteris
- Alkaloid
- Enzim
- Butir-butir pati
Pada beberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vakuola non kontraktil.
i. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai “rongga sel”.
Contoh : benang-benang gelembung pmbelahan selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentukan sentriol, plagela, dan silia.
j. Mikrofilamen seperti mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrifilamen berperan dalam pergerakan sel.
k. Periksosom
Ukurannya sama seperti lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).
3. Inti sel (nucleus)
Inti sel terdiri dari bagian-bagian, yaitu :
- Selaput inti (karioteka)
- Nukleoplasma (kariolimfa)
- Kromatin/kromosom
- Nukleolus (anak inti)
Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel, yaitu :
- Sel prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti)
- Sel eukariotik (sel yang memiliki selaput inti)
Fungsi dari inti sel mengatur semua aktivitas sel karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi AND yang mengatur sintesis protein.
Kita mengenal tiga jenis reproduksi sel yaitu amitosis, mitosis dan meiosis (pembelahan reproduksi).
Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel.
Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.
Mitosis adalah cara reproduksi sel di mana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu profase – metaphase – anaphase – telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinamakan interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel) pada tahap interfase, inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.
Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut :
1. Profase : pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid.
2. Metafase : pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur di bidang pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom/kromatid mudah diamati dan dipelajari.
3. Anafase : pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutub-kutub pembelahan sel.
4. Telofase : pada tahap ini terjadi peristiwa KARIOKINESIS (pembagian inti menjadi dua bagian) dan SITIKINESIS (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian).
Meiosis (pembelahan reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom).
Meiosis terjadi menjadi dua tahap besar yaitu Meiosis I dan meiosis II baik meiosis I maupun II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis.
Berbeda dengan pembelahan mitosis pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat.
Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat.

PERBEDAAN ANTARA MITOSIS DENGAN MEIOSIS

Aspek yang membedakan mitosis meiosis.
Tujuan untuk pertumbuhan untuk mempertahankan diploid hasil pembelahan 2 sel anak 4 sel anak sifat sel anak diploid (2n) haploid (n) tempat terjadinya sel somatis sel gonad.
Pada hewan terkenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu oogenesis dan speatogenesis. Sedangkan pada tumbuhan dikenal (Mega sporogenesis) dan mikro sporogenesis).
Metosis dan meiosis merupakan bagian dari siklus sel hanya mencakup 5 – 10% dari siklus sel.
Prosentase waktu yang besar dalam siklus sel terjadi pada interfase.
Interfase terdiri dari periode G1, S, dan G2. Pada periode G1 selain terjadi pembentukan senyawa-senyawa untuk replikasi DNA, juga terjadi replikasi organel sitoplasma sehingga sel tumbuh membesar, dan kemudian sel memasuki periode S yaitu fase terjadinya proses replikasi DNA. Setelah DNA bereplikasi sel tumbuh (G2) mempersiapkan segala keperluan untuk pemisahan kromosom dan selanjutnya diikuti oleh proses pembelahan inti (M) serta pembelahan sitoplasma (C). selanjutnya sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan sel baru (G1).
Perbedaan mendasar antara mitosis pada hewan dan tumbuhan. Pada hewan terbentuk aster dan terbentuknya alur di ekuator pada membran sel pada saat telofase sehingga kedua sel anak menjadi terpisah.
Organisme prokariot tidak mengalami pembelahan sel berupa mitosis ataupun meiosis, ia hanya mengalami pembelahan sel berupa amitosis, salah satu contohnya adalah pembelahan biner.
Organisme eukariot mengalami pembelahan sel secara mitosis pada sel somatisnya dan meiosis pada sel gametnya.
Organisme eukariot membutuhkan kemampuan untuk dapat tumbuh dan proses ini dapat terjadi melalui pembelahan sel dan pertumbuhan sel. Pertumbuhan terkadang merupakan hasil dari satu atau komponen lain saja, tetapi sering terjadi juga bahwa pertumbuhan sel dan perkembangan sel tergabung dalam suatu proses yang dinamakan siklus sel.s
Fungsi utama dari siklus sel adalah menduplikat sejumlah DNA di dalam kromosom dengan tepat, kemudian membelah menjadi dua sel anak yang identik. Proses ini merupakan dua fase utama dari siklus sel. Proses duplikasi DNA terjadi padafase 5 (S= sintesis), yang menghabiskan 10 – 12 jam dan merupakan separih waktu siklus sel pada tipe sel mamalia. Setelah fase S, terjadi pemisahan kromosom dan pembelahan sel pada fase M (M= Mitotik), yang membutuhkan waktu lebih sedikit (kurang dari 1 jam pada sel mamalia). Mitosis terjadi pada fase M yang dimulai dengan kromosom yang mengalami kondensasi.
Kebanyakan sel membutuhkan waktu lebih lama untuk tumbuh dan menggandakan massa protein dan organel-organelnya daripada untukmereplikasi DNA dan mengalami pembelahan fase G adalah fase yang di dalamnya terjadi proses-proses di atas. Fase G dibagi menjadi 2, yaitu fase G1 yang terjadi diantara fase M dan fase S danfase G2 yang terjadi diantara fase S dan mitosis. Jadi, eukariotik mengalami siklus sel yang dibagi menjadi 4 fase, yaitu G1, S, G2, dan M.
Gabungan dari faseG1, s, da G2 merupakan interfase pada sel manusia interfase terjadi sekitar 23 jam dari siklus sel (24 jam), dan satu jamnya adalah mitosis.
Kedua fase G memberikan waktu sel memonitoring lingkungan luar dan dalam, untuk memastikan bahwa kondisi lingkungannya tersebut sesuai dan persiapan telah selesai sebelum sel tersebut memutuskan untuk memasuki fase 5 dan melakukan mitosis. Fase G1 sangat berperan dalam hal tersebut.
Jumlah waktu yang dibutuhkan dalam fase ini bisa sangat lama tergantung kondisi luar dan sinyal ekstra seluler dari sel lain. Jika kondisi luar sel buruk, maka sel dapat menunda kelangsungan fase G1 dan masuk ke dalam fase istirahat yang disebut sebagai fase GO, fase GO dapat menghabiskan waktu berhari-hari, berminggu-minggu, bahkan bertahun-tahun sebelum melanjutkan proliferasi. Pada kenyataannya sel menghabiskan waktu terlama di fase GO sampai sel atau organisme tersebut mati.
Fase miotik merupakan tempat terjadinya mitosis. Kondensasi kromosom dan pembatasan kromosom replikan terjadi dalam mitosis. Mitosis terbagi menjadi 4 fase, yaitu profase, metaphase, anafase dan telofase.
Pada profase yang terjadi di mitosis, membrane nucleus menghilang, kromosom terlihat dan setiap sentriol di sentrosom bergerak menuju kutub berlawanan dan menjadi aster. Setiap aster terdiri dari sentriol dan mikrotubulus. Pada profase akhir beberapa mikrotubulus membentuk benang-benang spindel. Sepanjang profase, kromosom mengalami penebalan, dan pemendekan, kromosom mengalami penggandaan yang terdiri dari kromatid dan sister kromatid. Penggandaan tersebut merupakan hasil replikasi DNA pada interfase.
Setelah mengalami penebalan, kromosom akan tersusun di bidang ekuator dan terikat pada mikrotubulus yang terletak di kedua kutub, saat ini disebut dengan metaphase. Salah satu kromatid dari setiap kromosom terpisah dari pasanganya dan bergerak menuju kutub yang berlawanan, hal ini terjadi pada anafase.
Selanjutnya sel akan mengalami telofase yang ditandaioleh adanya kromosom yang telah berada di kutubnya masing-masing, kemudian kromosom tersebut mulai terurai menjadi kromatin. Kariokinesis atau pembelahan inti akan terjadi setelah plasma membrane mulai terbentuk. Setelah mengalami kariokinesis sel tersebut akan mengalami sitokinesis yang akan ditandai dengan pembentukan cleauage turrow pada hewan dan cell plate pada tumbuhan.
Tujuan dari pembelahan mitosis adalah regenerasi dan perbaikan sel-sel tubuh yang rusak, karena mitosis menghasilkan sel anak yang identik.
Meiosis adalah tipe khusus dari pembelahan nucleus yang melakukan pemisahan tiap kromosom homolog menjadi gamet yang baru. Jika mitosis menghasilkan sel anak yang identik dengan induk, maka meiosis menghasilkan sel anak dengan reduksi jumlah kromosom. Selain itu, meiosis menghasilkan sel anak yang berbeda dengan induknya.
Terjadi 2 jenis pembelahan pada meiosis yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis II melakukan pembelahan sel layaknya mitosis, karena itulah perbedaan antata mitosis dan meiosis lebih terlihat pada meiosis I.
Meiosis I :
Profase I :
Profase I memiliki kejadian unik yaitu sinapsis. Sinapsis adalah suatu proses penghubungan kromosom yang telah tereplikasi. Hasil dari sinapsis tersebut adalah kromosom tetrad yang terdiri dari dua kromatid dari setiap kromosom. Crossing over sering terjadi pada saat sinapsis. Selama crossing over, kromatid akan patah dan menempel pada kromosom homolog yang berbeda. Adanya crossing over ditandai dengan struktur khusus berupa chiasma. Pada akhir profase I, kromosom homolog akan mulai terpisah, tetapi ia tetap menempel pada chiasmata. Kejadian-kejadian lain pada profase I (selain sinapsis dan crossing over) sama dengan profase pada mitosis, seperti kromatin yang terkondensasi menjadi kromosom, membran inti yang hilang dan terbentuknya spindle apparatus.
Metafase 1
Metafase 1 terjadi ketika tetrad berjajar di bidang ekuatorial dan benang-benang spindel menempel pada sentromer dari setiap pasangan kromosom yang homolog.
Anafase 1
Anafase 1 terjadi ketika tetrad terpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan dengan bantuan benang-benang spindel. Sentromer pada anaphase 1 tetap utuh.
Telofase 1
Telofase 1 memiliki kesamaan dengan telofase mitosis, tetapi hanya satu set kromosom yang berada di dalam sel anak. Membran inti baru mempunyai kemungkinan terbentuk atau tidak, hal tersebut tergantung pada jenis spesies. Beberapa sel hewan mempunyai kemungkinan untuk mengalami pemisahan sentriol pada tahap ini.
Meiosis II memiliki kesamaan dengan tahapan pada mitosis. Meiosis berperan dalam proses gametogenesis pada sel hewan. Gametogenesis adalah proses pembentukan gamet (n) oleh germline (2n). spermatogenesis adalah proses pembentukan sperma yang terjadi di organ tertentu (testis). Sel anak hasil pembelahan meiosis akan berkembang menjadi gamet, kemudian sel yang dihasilkan akan terdiferensiasi menjadi sperma.
Pembentukan sperma terjadi saat manusia memasuki tahap pubertas, laki-laki dewasa normal dapat memproduksi 200.000.000 sperma perharinya. Setelah sperma terbentuk, maka ia akan bergerak ke epidemisis dan mengalami pematangan.
Oogenesis adalah proses pembentukan ovum yang terjadi di organ tertentu, yaitu ovarium. Sel tumbuhan melakukan oogenesis secara mitosis pada gametofit. Jika spermatogenesis menghasilkan 1 sel anak (sel telur). Hal tersebut terjadi karena tiga badan polar yang dihasilkan tidak mengalami perkembangan ketika baru lahir, setiap wanita membawa simpanan oosit yang akan berkembang menjadi oosit sekunder dan akan dikeluarkan sebagai sel telur setiap bulannya sejak pubertas sampai menopause.
Pembelahan sel secara mitosis maupun meiosis melibatkan kromatin, kromatid, sister chromatid, kromosom, kromosom homolog, kinetokor, telomere, dan sentrosom. Kromatin adalah gabungan rantai DNA, protein histon dan protein non-histon, protein dapat ditemukan di nucleus sel eukariot.
Kromatid adalah dupliat kromosom yang terbentuk dari replikasi DNA yang tetap bersatu dengan duplikat lain pada sentromer.
Sister chromatid adalah 2 kromatid identik hasil proses duplikasi kromosom adalah salah satu struktur yang tersusun atas rantai panjang DNA dan tergabung dengan protein. Kromosom membawa bagian dari informasi genetik suatu organisme.
Kromosom homolog adalah kromosom yang membentuk pasangan dengan struktur, ukuran, bentuk, posisi sentromer dan pola pewarnaan yang sama.
Kinetokor adalah protein yang terletak di sentromer tiap kromosom.
Telomer adalah ujung dari kromosom eukariot, telomere berasal dari bahasa Yunani yaitu telos: ujung. Telomer berhubungan dengan rantai karakteristik DNA.
Sentrosom terletak di tengah organel dari sel hewan yang menjadi pusat pengatur mikrotubulus dan bertindak sebagai kutub spindel selama proses mitosis.

REPRODUKSI SEL

Makhluk hidup dicirikan oleh bermetabolisme dan bereproduksi. Sel merupakan unit terkecil tempat berlangsungnya proses metabolisme dan reproduksi. Kedua proses ini dikendalikan oleh bahan genetik, yaitu DNA yang menyusun keseluruhan gen. bahan genetik akan mengendalikan pembentukan enzim yang menjalankan metabolisme, dan mampu bereplikasi memperbanyak diri dalam proses reproduksi. Dari jenis selnya makhluk selular dibagi menjadi prokariot dan eukariot. Pada sel eukariot terdapat pembagian ruang menjadi inti dan sitoplasma; pada inti terdapat bahan genetik (kromosom), sedangkan pada sitoplasma terdapat organel-organel tempat berlangsungnya proses metabolisme. Sel prokariot tidak terdapat pembagian sel menjadi inti dan sitoplasma sehingga material genetik dapat langsung kontak dengan organel. Tubuh virus tidak memenuhi syarat untuk disebut sel, hanya terdiri dari bahan genetik yang dibungkus mantel. Oleh karena itu, virus tidak dapat melakukan metabolisme, kecuali kalau berada di dalam sel inang.

Reproduksi Sel
Bakteri bereproduksi melalui pembelahan biner, satu sel membelah menjadi dua, yang dimulai dengan replikasi kromosom bersamaan dengan pembesaran sel yang diikuti dengan pembelahan sel. Virus akan bereproduksi di dalam sel inang melalui dua siklus, siklus litik dan siklus lisogenik. Pada siklus litik virus setelah menginfeksi inang langsung akan menggandakan bahan genetiknya yang kemudian disusul dengan pembentukan virus-virus utuh. Pada virus lisogenik bahan genetik virus akan berintegrasi dengan kromosom inang, dan ikut bereproduksi bersamaan dengan reproduksi sel inang. Siklus repropduksi sel eukariot mempunyai tahapan G1? S? G2? M. pada tahapan S dilakukan replikasi kromosom dan pada tahapan M terjadi pembelahan sel, yaitu melalui proses mitosis atau proses meiosis. Proses mitosis berlangsung terutama pada perbanyakan vegetatif, yaitu pembelahan sel untuk membentuk dua sel baru yang sama. Pada mitosis setiap kromosom akan membentuk kromatid bersaudara, yang selanjutnya kedua kromatid tersebut akan berpisah menjadi dua kromosom, kemudian yang masing-masing akan bermigrasi ke dua kutub yang berbeda dan akhirnya menjadi dua sel yang berbeda. Pada meiosis selain masing-masing kromosom membentuk dua kromatid juga terjadi perpasangan kromosom homolog. Pada meiosis I akan terjadi pemisahan kromosom homolog, kemudian pada meiosis II terjadi pemisahan kromatid bersaudara. Pada akhir meiosis akan terbentuk empat sel dengan jumlah kromosom separuh dari kromosom tetua, dan antarsel terdapat perbedaan genetik.

Daur Hidup dan Penentuan Jenis Seks
Daur hidup eukariot dapat dipenuhi dengan reproduksi vegetatif (siklus aseksual) atau reproduksi generative (siklus seksual). Pada reproduksi vegetatif tidak dilibatkan proses pembentukan gamet dan perkawinan. Adanya pembentukan gamet dan perkawinan menyebabkan adanya fase haploid dan fase diploid dalam siklus hidup. Makhluk yang sebagian besar dari siklus hidupnya berada pada fase haploid disebut haplobion, sedangkan yang fase diploidnya yang lebih panjang disebut diplobion. Cendawan merupakan akhluk hablobion, sedangkan tumbuhan dan hewan merupakan diplobion. Khamir merupakan cendawan uniselular, dapat berkembang secara aseksual maupun seksual. Dua sel dengan tipe perjodohan yang berbeda dapat melakukan perkawinan membentuk sel diploid, selanjutnya bermeiosis membentuk sel haploid yang selanjutnya akan berkembang menjadi cendawan baru. Sel diploid juga dapat bertahan, berkembang secara vegetatif menghasilkan cendawan diploid. Neurospora crassa merupakan cendawan multiselular, mempunyai siklus seksual dan aseksual. Pada siklus aseksualkonidium akan berkecambah membentuk hifa, yang kemudian dapat berkembang menghasilkan konidium. Konidium ini juga dapat digunakan sebagai sarana untuk perkawinan. Konidium apabila jatuh ke dalam askogonium dengan tipe perjodohan yang berbeda akan berkembang menjadi sel induk spora diploid. Melalui proses meiosis akan dihasilkan spora yang tersusun dan askus.
Askospora ini akan berkecambah menjadi individu baru. Tumbuhan dan hewan merupakan eukariot multiselular diplobion. Tumbuhan dewasa diploid akan menghasilkan bunga yang mengandung anter dan putik. Pada anter terdapat sel induk mikrospora yang melalui proses meiosis akan menghasilkan polen haploid. Sedangkan pada putik terdapat sel induk megaspora, yang melalui proses meiosis akan dihasilkan sel telur haploid. Melalui proses perkawinan akan terjadi penggabungan inti polen dengan sel telur, menghasilkan zigot diploid. Zigot ini akan berkembang menjadi biji, yang selanjutkan akan berkembang menjadi individu dewasa. Hewan mempunyai siklus yang sama dengan tumbuhan, dengan keistimewaan bahwa sebagian terbesar hewan ada pemisahan seks menjadi individu jantan dan individu betina. Jenis seks organisme diatur dengan berbagai sistem. Pada bakteri jenis seks diatur dengan adanya plasmid F, yang membedakan bakteri menjadi F+ dan F-. Adanya perbedaan tersebut memungkinkan suatu bakteri melakukan konjugasi, setara dengan perkawinan. Pada cendawan dan tumbuhan jenis seks ditentukan oleh satu atau beberapa lokus (gen). perbedaan alel pada lokus-lokus tersebut menyebabkan organisme menjadi jantan atau betina. Pada hewan jenis seks ditentukan oleh jenis kromosom seks. Komposisi kromosom seks tertentu menentukan jenis seks betina, sedangkan komposisi yang lain menjadi jantan. Pada lebah jenis ditentukan oleh perbedaan tingkat ploidi. Jantan berasal dari telur yang tidak dibuahi (haploid), dan betina berasal dari telur yang dibuahi (diploid). Pada ikan dan cacing laut tertentu jenis seks ditentukan oleh lingkungan, seperti hormon yang dikeluarkan induknya.

HUKUM PEWARISAN MENURUT MENDEL
Hukum Segresi
Sifat organisme dikendalikan oleh gen yang dapat diwariskan dari satu generasi ke generasi berikutnya. Setiap sifat dikendalikan oleh sepasang alel yang terdapat pada satu lokus dari suatu kromosom. Antara dua alel pada satu lokus mungkin mempunyai hubungan dominan-resesif atau kodominan. Pada persilangan antara dua tetua homozigot yang berbeda akan diperoleh F1 yang bersifat heterozigot. Dalam kasus alel dominan-resesif, fenotipe F1 akan sama dengan fenotipe tetua dominan, tetapi dalam kasus alel kodominan genotipe F1 yang berbeda dari kedua genitipe tetuanya akan menghasilkan fenotipe yang berbeda pula. Persilangan sendiri antara F1 akan menghasilkan generasi F2. Pada percobaan monohibrid atau persilangan dengan pembeda satu sifat atau satu lokus, akan diperoleh nisbah genotype AA :Aa : aa sama dengan 1 : 2 : 1, bila F1nya bergenotipe Aa atau tetua-tetua awalnya AA dan aa. Dalam kasus alel dominan-resesif dari nisbah genotip tersebut akan dihasilkan nisbah fenotipe 3 : 1 untuk dominan (A-) : resesif (aa), sedangkan dalam kasus alel kodominan akan diperoleh tiga fenotipe yang mewakili fenotipe tetua11 (homozigot), F1 (heterozigot), tetua-2 (homozigot) dengan nisbah sama dengan nisbah genotipe. Dari data F2 monohibrid, Mendel Menyusun Hukum Segregasi yang bermakna bahwa pasangan alel yang bergabung melalui perkawinan akan bersegregasi dengan bebas dalam proses pembentukan gamet. Kebebasan ini ditunjukkan oleh nisbah yang sama antara gamet F1 beralel A dengan yang beralel a atau 1/2A dan 1/2a sehingga melalui proses penggabungan gamet secara acak dalam pembentukan populasi F2 akan diperoleh genotipe AA, Aa, dan aa dengan perbandingan AA, 1/2Aa, dan 1/4 aa.

Hukum Perpaduan Bebas
Berdasarkan data F2 dihibrid, Mendel menyusun hukum perpaduan bebas yang berisi bahwa segregasi alel-alel pada suatu lokus, bebas dari pengaruh segregasi alel-alel lokus lainnya. Dari F1 bergenotipe AaBb dalam proses pembentukan gametalel A dapat bebas berpadu dengan B atau b, juga a bebas memilih B atau b. akibat perpaduan bebas inimaka setiap gamet yang terbentuk, yaitu AB, Ab, aB, dan ab akan mempunyai frekuensi yang sama. Dalam kasus dihibrid akan mempunyai frekuensi masing-masing 0,25. Akibat perpaduan bebas dari alel-alel dalam pembentukan gamet, dan penggabungan bebas gamet-gamet dalam perkawinan maka dalam kasus alel dominan-resesif, F2 akan mempunyai fenotipe dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Untuk membuktikan Hukum Perpaduan Bebas dilakukan uji silang dihibrid dengan menyilangkan F1 terhadap tetua resesif. Terbukti kebenaran hukum ini dengan munculnya turunan uji silang dengan perbandingan 1 : 1 : 1 : 1 untuk femotipe yang menggambarkan gamet AB, Ab, aB, dan ab. Kebenaran Hukum Mendel diperkuat oleh hasil pengamatan kromosom yang memperlihatkan kesetaraan Hukum Mendel dengan perilaku kromosom dalam proses meiosis. Kesetaraan tersebut terlihat sebagai berikut : kesetaraan perpasangan alel dengan perpasangan kromosom homolog, kesetaraam segregasi sepasang alel dengan perpisahan pasangan kromosom homolog menuju kutub yang berbeda, dan kesetaraan antara perpaduan bebas alel-alel dengan kebebasan berbagai kromosom dalam memilih kutub yang dituju dalam meiosis.

Pengembangan Teori Mendel
Dengan kemajuan penemuan genetika terlihat adanya berbagai fenomena yang menyimpang dari kaidah Mendel. Penyebab pertama dari penyimpangan tersebut karena adanya interaksi alel-alel antar lokus dan ekspresi pembentukan fenotipe. Interaksi seperti ini secara umum disebut epistasis, yang terbagi atas interaksi komplementasi, modifikasi, dan duplikasi. Penyebab kedua adalah terjadinya pautan antar lokusatau segregasi alel-alel suatu lokus yang dipengaruhi oleh segregasi pada lokus yang lain pada kromosom yang sama. Dan yang terakhir disebabkan oleh gen yang bersangkutan terletak pada organel di luar inti (ekstrakromosom). Migrasi organel pada waktu pembelahan sel berbeda dengan proses migrasi kromosom pada saat meiosis sehingga pewarisannya tidak mengikuti kaidah Mendel.

PEMETAAN KROMOSOM
Peta Genetika Ekuariot Diploid
Penentuan posisi gen pada kromosom dilakukan dengan melihat pada kromosom mana gen-gen tersebut terletak, dan bagaimana jaraknya satu dengan yang lain. Pengelompokan gen pada kromosom dilihat dengan keterpautan antara satu lokus dengan yang lainnya. Bila dua lokus berpautan maka disimpulkan bahwa kedua lokus tersebut terletak pada satu kromosom. Bila lokus tersebut bersegregasi bebas kemungkinan lokus-lokus tersebut terpisah pada kromosom yang berbeda. Pada satu kromosom jarak antara satu lokus dengan lokus yang lainnya diukur dengan menghitung persentase rekombinasi, yaitu banyaknya gamet tipe rekombinan dibandingkan dengan total gamet. Bila rekombinan bernilai lebih besar atau sama dengan 0.5 maka kedua lokus dinyatakan bebas, dan lebih kecil dari 0.5 maka dinyatakan berpautan. Semakin besar jarak antara dua lokus maka akan semakin besar frekuensi pindah silang dan akan semakin meningkatkan persentase gamet rekombinan.

Peta Genetika Ekuariot Haploid
Cendawan merupakan makhluk haplobion sehingga analisis genetik dapat langsung dilakukan terhadap spora hasil meiosis. Spora yang terdapat dalam askus merupakan tetrad, atau sel-sel hasil dari satu meiosis. Susunan spora pada suatu askus ada yang teratur (disebut tetrad teratur) dan ada pula yang tidak teratur (tetrad tidak teratur). Pada cendawan dengan tetrad teratur, susunan spora pada askus dapat menggambarkan proses meiosis yang terjadi. Apabila tidak terjadi pindah silang akan dihasilkan askus tipe DP, dan akan muncul tipe T bila terjadi pindah silang. Dalam kasus analisis untuk dua lokus akan muncul tipe DR yang merupakan hasil pindah silang dua pasang kromatid atau akibat perpaduan bebas. Jarak satu lokus terhadap sentromernya dihitung dengan rumus r = (0.5T/Total) 100%; dan jarak antara dua lokus dihitung dengan rumus r = {(DR + 0.5T)/Total} 100%. Dalam kasus cendawan dengan tetrad tidak teratur jarak antar lokus dihitung dengan persentase spora rekombinan terhadap total spora. Jarak dihitung berdasarkan persamaan r = (n-spora rekombinan/total spora) 100%.

Peta Sitologis
Peta sitologis merupakan peta fisik berdasarkan pengamatan pada kromosom di bawah mikroskop. Untuk memperoleh gambar kromosom dilakukan pengambilan sampel dari jaringan dengan sel yang sedang aktif membelah. Gambar kromosom diperoleh dari pengamatan kromosom saat metafase, kemudian kromosom tersebut diatur berdasarkan tipenya. Gambar seperti ini disebut kariotipe. Dalam analisis akan dihitung jumlah kromosom tiap sel, kemudian dari masing-masing kromosom dipelajari morfologinya, seperti letak sentromer, keberadaan satelit, dan pita kromatin. Pita-pita menunjukkan kondensasi DNA, yang dapat diartikan sebagai posisi gen. hubungan pita dengan gen dipelajari dengan melihat keberadaan atau kehilangan pita (delesi) dengan untuk memperdalam pemahaman anda mengenai materi di atas, kerjakanlah latihan berikut ! kehilangan sifat tertentu dari organisme. Kepararelan antara peta sitologi dengan peta genetik dilakukan dengan membandingkan urutan-urutan gen yang dihasilkan oleh kedua pita tersebut.

STRUKTUR DAN REPLIKASI BAHAN GENETIK
Struktur Bahan Genetik
Melalui kejadian transformasi genetik pada bakteri telah dibuktikan bahwa DNA merupakan unsur genetik atau penentu sifat makhluk hidup. DNA merupakan suatu makromolekul yang tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya, sedangkan nukleotida itu sendiri tersusun oleh tiga komponen, yaitu gula (deoksiribonukleotida), fosfat, dan basa. Ada empat jenis basa pada DNA, yaitu Sitosin, Guanin, Adenin, dan Timin. Di samping DNA ada asam nukleat lain, yaitu RNA yang dibedakan dari DNA oleh gula dan basanya. Pada RNA terdapat Ribosa sebagai pengganti Doksiribosa, dan Urasil sebagai pengganti Timin pada DNA. Nukleotida yang satu dirangkaikan dengan nukleotida lain oleh ikatan 3’ – 5’ fosfodiester membentuk suatu rantai polinukleotida. Dalam satu molekul DNA terdapat dua utas polinukleotida yang diikat oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara basa-basanya. Perpasangan A-T diikat oleh dua ikatan hidrogen dan perpasangan G-C oleh tiga ikatan hidrogen. Pasangan kedua utasan tersebut berpilin membentuk heliks ganda; pada satu pilinan terdapat 10 pasang basa dengan jarak antar nukleotida sebesar 3.4 A0 atau satu pilinan mempunyai panjang sekitar 34 A0.
Pilinan heliks ganda mempunyai garis tengah 20 A0. Struktur heliks ganda dengan gula fosfat yang terletak di bagian luar heliks dan basa di bagian dalam heliks, menjamin kestabilan struktur DNA. Kestabilan ini meliputi, pertama ketahanan DNA terhadap kerusakan akibat keadaan lingkungannya, dan yang kedua kestabilan genetik yang berhubungan dengan ketepatan dalam proses replikasi. Struktur heliks-ganda memungkinkan adanya replikasi semokonservatif yang menjamin ketepatan proses replikasi. Untuk lebih menjaga kestabilan DNA, di dalam sel DNA berasosiasi dengan protein, seperti histon pada eukariot. Besarnya DNA yang menyusun genom beragam dari satu organisme ke organisme lain. Genom virus berkisar dari 3 103 sampai 105 pasang basa, bakteri dari 5 105 sampai 107 pasang basa, eukariot dari 107 sampai 1011 pasang basa. Genom bakteri terdiri dari kromosom dan plasmid; dan sebagian besar bakteri mempunyai satu kromosom. Genom eukariot terdiri dari gen inti yang disusun oleh sejumlah kromosom, dan gen sitoplasma yang terdapat dalam bentuk DNA mitokondria dan DNA kroloplas.

Replikasi DNA
Replikasi DNA mengikuti pola semikonservatif yang melibatkan sejumlah enzim dan protein di dalamnya. Heliks ganda akan diudar menjadi utas tunggal dengan bantuan helikase, girase, dan protein SSB. Utas tunggal yang terbentuk akan membentuk percabangan replikasi dan akan digunakan sebagai utas model cetakan. Karena pertumbuhan sintesis DNA berjalan dengan arah 5-3 maka pada utas leading (berujung 3’OH) sintesis akan bergerak dari ujung ke pangkal replikasi. Sebaliknya pada utas lagging (berujung 5’P), sintesis berjalan dari pangkal ke ujung percabangan. Sintesis ini berjalan secara bertahap dalam bentuk fragmen Okazaki. Plomerase DNA mempunya tingkat ketepatan yang tinggi karena dilengkapi dengan perangkat baca ulang. Dengan situs eksonuklease 3-5 nukleotida yang salah akan dibuang dan diganti dengan yang seharusnya. Dalam replikasi kromosomnya, bakteri menggunakan replikasi model q yang dimulai dari satu titik Ori, yaitu Ori-C. replikasi kromosom eukariot dimulai dari banyak titik Ori, dan berjalan dwi arah. Virus menggunakan cara replikasi lingkaran berputar dalam proses replikasi.

EKSPRESI GEN
Transkripsi : Informasi dari Gen ke RNA
Gen diekspresikan melalui peranan dalam pengendalian sifat-sifat organisme. Peran ini dijalankan melalui pengendalian proses pembentukan protein dan enzim-enzim yang mengkatalisis reaksi kimia pada berbagai tahapan metabolisme. Gen diekspresikan melalui dua tahapan, yaitu transkripsi dan translasi. Transkripsi adalah penyalinan informasi dari gen ke dalam molekul RNA, yang dalam pelaksanaannya adalah berupa penyusunan basa-basa pada rantai RNA dengan menggunakan runtunan basa DNA gen sebagai modelnya. Translasi adalah penterjemahan informasi berupa runtunan basa RNA menjadi rangkaian asam-amino pada protein. Dalam transkripsi terdapat dua perangkat, yaitu ruas DNA yang menjadi model dan enzim transkriptase yang mengkatalisis proses sintesis RNA. Ruas DNA yang dijadikan model juga disebut ruas penyandi ialah ruas yang dibatasi oleh promoter dan terminator. Promotor ialah segmen DNA yang berfungsi sebagai tanda bagi enzim transkriptase untuk mengawali proses transkripsi atau penyalinan basa DNA menjadi basa RNA. Terminator ialah segmen DNA yang menjadi tanda untuk berakhirnya proses transkripsi. Panjang ruas antara promoter dan terminator (ruas penyandi) akan sama dengan panjang RNA yang dihasilkan. Terdapat empat jenis RNA hasil transkripsi, yaitu mRNA, tRNA, rRNA, dan snRNA. Tiga RNA selain snRNA berperan dalam proses translasi atau sintesis protein. mRNA berperan sebagai model untuk menyusun runtunan asam-amino rantai polipeptida atau protein. Trna berperan sebagai pengangkut asam-amino dan penterjemah rangkaian kodon-kodon yang terdapat pada mRNA menjadi rangkaian asam-amino. rRNA berfungsi sebagai rangka ribosom dan mengenali tRNA dan mRNA.

Protein dan Sandi Genetik
Protein merupakan makromolekul dengan asam-amino sebagai molekul dasarnya semua asam-amino mempunyai rumus bangun molekul yang sama, kecuali prolin, terdiri dari gugus R, Ca, gugus-NH2, dan gugus –COOH. Perbedaan satu asam-amino dengan yang lainnya terletak pada gugus R-nya. Dikenal dua puluh jens asam-amino yang terlibat pada tahap translasi. Asam-amino dirangkaikan satu dengan yang lain membentuk rantai polipeptida, yang berbentuk liniear. Struktur polipeptida yang linear merupakan struktur primer protein, yang kemudian akan berkembang menjadi struktur sekunder berkat terbentuknya ikatan hydrogen antara asam-amino pada jarak tertentu. Terdapat dua jenis struktur sekunder yaitu heliks-a dan lembaran-b. pada tahap akhir akan terjadi lagi pelipatan dari struktur sekunder membentuk struktur tersier, yang merupakan bentuk tiga dimensi. Pada struktur tersier sudah terdapat situs-situs fungsional protein. Untuk protein monomer (disusun oleh satu polipeptida) struktur tersier merupakan bentuk akhir protein yang menentukan fungsinya, sedangkan pada protein oligomer (disusun beberapa polipeptida) bentuk akhirnya adalah struktur kuartener, yang merupakan gabungan dari struktur tersier. Struktur akhir protein menentukan fungsinya, perubahan struktur dapat menyebabkan protein kehilangan fungsinya. Berdasarkan fungsinya protein terbagi menjadi enzim (berperan sebagai katalisator), proten cadangan, protein sistem pengangkut, protein sistem kekebalan, hormon, dan protein struktur. Hubungan antara protein dengan gen diatur melalui sandi genetik, yaitu suatu aturan yang menghubungkan antara suatu kodon pada rRNA dengan asam-amino pada polipeptida. Satu kodon akan menyandikan satu jenis asam-amino, sehingga dengan begitu satu gen akan menyandikan satu jenis polipeptida. Perubahan pada kodon akan menyebabkan terjadinya perubahan pada protein.


Translasi : RNA menjadi Protein
Translasi adalah proses peterjemahan informasi genetik berupa rangkaian kodon mRNA menjadi rangkaian asam-amino polipeptida. Ada tiga unsur yang terlibat proses translasi tersebut, yaitu mRNA, tRNA, dan rRNA. Unsur pertama, mRNA berperan sebagai model untuk menyusun runtunan asam-amino polipeptida. Pada mRNA terdapat ruas penyandi, yaitu bagian yang dibatasi oleh kodon awal dan kodon akhir yang akan menjadi model untuk penyusunan protein. Unsur kedua, tRNA berperan menterjemahkan kodon-kodon mRNA menjadi asam-amino polipeptida dan mengangkut asam-amino ke kompleks translasi. Kemampuan menterjemahkan dipunyai tRNA berkat adanya simpul antikodon, sedangkan kemampuan sebagai pengangkut karena ada ujung penerima asam-amino sehingga tRNA dapat berasosiasi dengan asam-amino membentuk aminoasil-tRNA. Ribosom berperan sebagai tempat pertemuan mRNA dengan tRNA serta peterjemahan kodon serta reaksi perangkaian asam-amino. Pada ribosom terdapat berbagai situs yang berfungsi untuk mendukung peran di atas; situs tersebut ialah situs mRNA, situs P dan situ A untuk tRNA, serta situs peptidil-transferase. Translasi dapat dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu inisiasi, perpanjangan polipeptida, dan proses akhir. Inisiasi dimulai dengan sub unit ribosom kecil mengenali mRNA berkat kemampuan rRNA16S berpasangan dengan ruas Shine Dalgarno di hulu kodon awal, selanjutnya tRNA inisiator akan menempel pada kodon awal yang terdapat pada mRNA, terakhir sub unit ribosom besar akan bergabung menghasilkan ribosom sempurna.
Setelah insisasi pada ribosom akan menempel mRNA dan aminoasil-tRNA-inisiator pada situs P yang juga tepat pada posisi kodon awal, kemudian ke situs A akan menempel satu aminoasil-tRNA yang cocok dengan kodon yang terdapat pada situs tersebut. Setelah ada dua tRNA pada ribosom akan terjadi reaksi transpeptidasi yang memindahkan asam-amino dari situs P merangkai dengan asam-amino pada situs A, membentuk aminoasil-tRNA dan terjadi penambahan satu asam-amino pada rantai polipeptida. Selanjutnya terjadi pergeseran ribosom satu kodon ke arah hilir mRNA yang menyebabkan polipeptidil tRNA dari situs A pindah ke situs P dan situs A kosong siap menerima aminoasil-tRNA berikutnya. Proses akan terus berulang sampai ribosom menemukan kodon akhir. Ketika Ribosom mencapai kodon akhir tidak akan ada Aminoasil tRNA yang masuk ke situs A dan muncul protein FR yang akan memisahkan ribosom, tRNA, mRNA, dan Polipeptida. Sub unit ribosom kecil akan terpisah dari sub unit besar, mRNA akan terurai menjadi nukleotida bebas, polipeptida siap masuk ke proses berikutnya untuk membentuk protein yang berfungsi. Untuk dapat mencapai struktur akhir protein yang fungsional polipeptida hasil translasi kadang-kadang harus melewati suatu proses modifikasi pasca translasi, yang dapat berupa pemotongan rantai polipeptida, perubahan asam-amino tertentu atau penambahan senyawa-senyawa tertentu. Berbagai protein hasil translasi menurut fungsinya, yaitu enzim, hormone, protein pengangkut, protein toksin, antibody, protein penyimpan dan cadangan, protein kontraksi, serta protein penyangga struktur.

Mutasi Tingkat Gen
Mutasi ialah perubahan struktur DNA kromosom atau gen-gen yang menyebabkan perubahan pada tingkat ekspresi. Perubahan ada struktur gen akan menyebabkan terjadinya perubahan kodon yang menentukan dalam translasi protein. Oleh karena itu, mutasi akan menyebabkan terjadinya perubahan proses metabolisme, yang dikatalisis oleh enzim-enzim yang disandikan oleh gen-gen yang termutasi tersebut. Perubahan struktur dan ekspresi gen serta perubahan metabolisme tersebut dapat terlihat pada perubahan morfologi, perubahan kimia atau perubahan pertumbuhan dan daya adaptasi. Ukuran perubahan struktur dapat dilihat dari banyaknya basa yang berubah; apabila hanya satu basa yang berubah maka disebut mutasi titik, dan apabila sejumlah basa yang berdampingan yang berubah disebut mutasi ganda. Mutasi basa ganda dapat mengenai satu gen atau melebihi satu gen. mutasi yang hanya mengenai satu gen disebut mutasi gen, dan apabila mengenai lebih dari satu gen biasa disebut mutasi kromosom. Mutasi titik terjadi akibat adanya pergantian (substitusi) suatu pasangan basa pada DNA dengan pasangan basa lainnya atau akibat terjadinya penyisipan atau pengurangan satu pasang basa. Substitusi pasangan basa dapat berupa transisi (purin diganti oleh purin atau pirimidin diganti oleh pirimidin) atau transfersi (purin diganti oleh pirimidin atau pirimidin diganti oleh purin). Pasangan TA melalui transisi akan diganti oleh CG dan melalui transfersi diganti oleh AT atau GC. Akibat perubahan satu basa in maka akan terjadi perubahan satu kodon pada mRNA dan perubahan satu asam-amino pada rantai polipeptida. Ada tiga kemungkinan jenis kodon baru yang muncul, kodon sinonim (disebut mutasi bisu), kodon lain bukan sinonim (mutasi ubah arah), dan kodon akhir (mutasi hilang arah). Penambahan atau pengurangan basa DNA akan menyebabkan perubahan sejumlah kodon yang terdapat di belakang tempat penyisipan atau pengurangan tersebut.
Perubahan kodon tersebut dapat juga memunculkan kodon akhir di posisi baru. Oleh karena itu, mutasi akibat penambahan atau pengurangan akan menyebabkan terjadinya perubahan sejumlah asam-amino di belakang titik mutasi serta mengubah ukuran panjang rantai polipeptida. Mutasi ini dapat terjadi secara spontan atau akibat adanya rangsangan dari luar. Mutasi spontan terjadi karena adanya fenomena kimia tautomerik, yaitu perubahan konfigurasi molekul akibat perubahan kondisi larutan. Perubahan tautomerik menyebabkan Adenin menjadi Aimino, Sitosin menjadi Cimino, Guanin menjadi Genol, dan Timin menjadi Tenol. Dalam proses replikasi turunan-turunan basa tersebut dapat membentuk pasangan berikut Aimino-Sitosin, Cimino-Adenin, Genol-Timin, Tenol-Guanin. Sejumlah senyawa kimia (seperti hidroksilamin, EES, EMS, Akridin) dapat merangsang terjadinya perubahan basa DNA. Perubahan basa ini dapat menyebabkan terjadinya perpasagan basa atau basa tersebut dilewati dalam replikasi atau basa tersebut dibuang dari DNA. Sinar dengan gelombang tertentu dapat merupakan bahan yang meransang terjadinya perubahan struktur DNA dan memunculkan mutasi.

Mutasi Tingkat Kromosom
Mutasi kromosom ialah mutasi basa ganda yang lingkupannya melebihi rentang suatu gen. mutasi kromosom terbagi menjadi perubahan struktur kromosom dan perubahan jumlah kromosom. Perubahan struktur kromosom terdiri dari duplikasi (pertambahan atau penggandaan segmen kromosom tertentu). Delesi (kehilangan segmen kromosom), inversi (perubahan arah segmen kromosom), dan translokasi (perpindahan posisi segmen baik dalam satu kromosom maupun antar kromosom). Rekombinasi merupakan kekuatan utama terjadinya perubahan struktur kromosom, yaitu akibat terjadinya penyimpangan dari proses rekombinasi homolog. Rekombinasi antara pasangan kromosom homolog pada situs yag bukan situs aslinya dapat memunculkan duplikasi atau delesi. Rekombinasi antar dua situs yang terdapat dalam satu kromosom yang sama dapat memunculkan delesi atau infers. Rekombinasi nirhomolog dapat menyebabkan terjadinya translokasi intrakromosom. Rekombinasi antara dua kromosom hiterolog dapat memunculkan translokasi antar kromosom. Perubahan jumlah kromosom terdiri dari perubahan aneuploid (penambahan kromosom tertentu) dan perubahan euploid (penambahan dengan semua kromosom satu ploid). Terjadinya penyimpangan dalam proses mitosis dapat menyebabkan terjadinya perubahan jumlah kromosom. Perubahan euploid terbagi menjadi alopoliploid (penambahan dengan ploid yang berbeda) dan autopoliploid (penambahan dengan ploid yang sama).

REGULASI EKSPRESI GEN
Regulasi Ekspresi Gen pada Mikrobia
Ekspresi suatu gen dapat diatur, “dinyalakan atau dimatikan” melalui suatu sistem yang disebut ekspresi gen. pada makhluk bersel tunggal terdapat berbagai tipe atau tingkat regulasi, antara lain regulasi pada tingkat inisiasi ternskripsi (operon laktosa), regulasi pada tingkat RNA translasi (operon triptofan), regulasi pada tingkat struktur promoter (pada pergantian protein permukaan flagella S. typhimurium) dan regulasi pada tingkat struktur gen (pada perubahan tipe perjodohan Saccahromyces cereviseae). Pada operon laktosa terdapat tiga gen structural yang salah satunya ialah lak-Z yang menyandikan enzim b- galaktosidase, yang berperan mengkatalisis penguraian laktosa menjadi glukosa atau galaktosa. Enzim b-galaktosidase akan diekspresikan apabila tersedia laktosa dan tidak ada glukosa, dan ekspresinya harus dihentikan bila glukosa cukup tersedia atau tidak tersedia laktosa. Ekspresi operon laktosa diatur dengan dua cara yaitu dengan protein repressor yang berinteraksi dengan laktosa atau dengan protein activator yang berinteraksi dengan glukosa. Gen regulator lak-I akan menyandikan protein repressor, yang bila tidak ada laktosa akan mencegah transcriptase melakukan inisiasi transkripsi. Bila ada laktosa senyawa ini akan mengubah konfigurasi protein repressor sehingga tidak dapat menghalangi transcriptase menginisiasi transkripsi. Protein activator CAP yang dsediakan oleh gen regulator crp berfungsi mengaktifkan transkriptase. Protein CAP dapat berperan sebagai activator bila berasosiasi dengan cAMP, yang ketersediannya dalam sel ditentukan oleh keberadaan glukosa.
Apabila kuantitas glukosa tinggi, cAMP rendah maka CAP tidak dapat mengaktifkan transkriptase, dan sebaliknya bila glukosa rendah cAMP tinggi maka CAP dapat mengaktifkan transkriptase. Operon triptofan keberlangsungan ekspresinya diatur pada tingkat RNA yang ditranskripsikan; dan pengaturan tersebut dilakukan oleh triptofan hasil metabolisme. Pada operon triptofan terdapat lima gen structural dan satu gen regulator (trp-L); dengan trp-L berada tepat di belakang promoter. Inisiasi transmisi akan berjalan dengan lancar, dan transkriptase akan memasuki wilayah trp-L. Regulasi berlangsung pada saat enzim transkriptase berada pada ruas trp-L, yaitu dengan menentukan apakah transkripsi akan berhenti pada trp-L atau dilanjutkan ke ruas gen yang ada di belakangnya (trpE sampai trpA).