Genom
Genom (bahasa Inggris: genome), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut.[2] Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen.[3] Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata gen dan kromosom atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen.[4]
Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya.[5] Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup.[3] Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).[5]
Kajian yang mempelajari genom dikenal sebagai genomika (genomics). Saat ini, sekuens (urutan) nukleotida pada genom sejumlah organisme telah dipetakan seluruhnya dengan teknik sekuensing DNA dalam berbagai proyek genom, misalnya Proyek Genom Manusia yang diselesaikan pada tahun 2003.[6] Perbandingan genom organisme dapat memberikan informasi mengenai karakteristik organisme tersebut, evolusinya, dan berbagai proses biologis.[7]
Organisasi genom
DNA unting ganda (double stranded, "ds") merupakan komponen pembentuk genom kebanyakan organisme dan semua sel. Namun, virus RNA memiliki genom RNA ds atau unting tunggal (single stranded, "ss"). Secara umum, setiap molekul asam nukleat genom dapat disebut sebagai kromosom. Genom prokariota (organisme tanpa inti sel, contohnya bakteri) biasanya berupa molekul tunggal dsDNA sirkuler, walaupun dapat pula terdapat DNA ekstrakromosom berbentuk plasmid sirkuler yang menyandikan produk gen yang menguntungkan namun tidak esensial. Sementara itu, genom eukariota (organisme berinti sel, contohnya manusia) biasanya berupa sejumlah molekul "dsDNA linear". Istilah genom inti (nuclear genome) pada eukariota mengacu pada informasi genetik berupa kromosom, dan kadang juga berupa "fragmen DNA ekstrakromosom", di dalam inti sel. Genom ekstranuklear sel eukariotik mencakup genom mitokondria dan kloroplas, yang berupa molekul "dsDNA sirkuler" (ini sama dengan yang ada pada Prokariota).[8]
Kebanyakan prokariota memiliki satu kromosom saja. Karena itu, prokariota umumnya mengandung satu salinan setiap gen dan dengan demikian bersifat haploid. Sementara itu, eukariota umumnya memiliki dua salinan setiap gen dan secara genetik bersifat diploid.[9] Ada pula organisme (misalnya, tumbuhan) yang memiliki lebih dari dua set kromosom dalam inti setiap sel tubuhnya, atau disebut bersifat poliploid.[10]
Ukuran genom, jumlah gen, dan densitas gen
Secara umum, terdapat perbedaan ukuran genom, jumlah gen, dan densitas gen antara prokariota dan eukariota. Prokariota memiliki genom yang lebih kecil dengan jumlah gen lebih sedikit dan densitas gen lebih besar bila dibandingkan dengan eukariota. Bakteria dan arkea umumnya memiliki genom berukuran sekitar 1–6 juta pasangan basa (Mb) yang mengandung 1.500–7.500 gen. Misalnya, genom bakteri Escherichia coli berukuran 4,6 Mb dan mengandung sekitar 4.300 gen. Sebaliknya, eukariota memiliki genom lebih besar dengan jumlah gen lebih banyak. Genom khamir bersel tunggal Saccharomyces cerevisiae (tergolong fungi), misalnya, berukuran sekitar 12 Mb, sedangkan kebanyakan tumbuhan dan hewan multisel memiliki genom lebih dari 100 Mb. Sementara itu, jumlah gen dalam genom eukariota dapat mencapai 5.000 pada fungi bersel tunggal sampai dengan 40.000 pada makhluk multiselular. Selain itu, eukariota secara umum memiliki jumlah gen yang lebih sedikit per pasangan basa dibandingkan dengan prokariota, yaitu densitas gennya lebih rendah. Misalnya, manusia memiliki genom dengan ukuran ratusan sampai ribuan kali lebih besar daripada bakteri, tetapi jumlah gennya hanya 5 sampai 15 kali lebih banyak.[11]
| Jenis organisme | Organisme | Ukuran genom (pasangan basa)iii | Jumlah gen | Densitas gen (gen/Mb) | Jumlah kromosom haploid | Keterangan | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Virus | Bakteriofag MS2 | 3.569 | 3,6 kb | 4 | 1.121 | 1 | Genom (ssRNA) yang pertama disekuensing, 1976.[12] |
| Virus | Bakteriofag Φ-X174 | 5.386 | 5,4 kb | 11 | 2.042 | 1 | Genom ssDNA yang pertama disekuensing, 1977.[13] |
| Virus | Megavirus | 1.259.197 | 1,3 Mb | 1.120 | 890 | 1 | Genom virus terbesar yang diketahui saat ini.[14] |
| Bakteria | Mycoplasma genitalium | 580.070 | 580 kb | 470 | 810 | 1 | Genom bakteri nonsimbiotik yang terkecil.[15] |
| Bakteria | Haemophilus influenzae Rd | 1.830.137 | 1,8 Mb | 1.703 | 930 | 1 | Genom organisme seluler yang pertama disekuensing, 1995.[16] |
| Bakteria | Escherichia coli K-12 | 4.639.221 | 4,6 Mb | 4.288 | 924 | 1 | [17] |
| Bakteria | Sorangium cellulosum | 13.033.779 | 13 Mb | 9.367 | 721 | 1 | Genom bakteria terbesar yang diketahui saat ini.[18] |
| Arkea | Nanoarchaeum equitans | 490.885 | 490 kb | 552 | 1.125 | 1 | Genom seluler nonsimbiotik yang terkecil.[19] |
| Arkea | Methanocaldococcus jannaschii (sebelumnya Methanococcus jannaschii) | 1.664.976 | 1,7 Mb | 1.738 | 1.044 | 1 | Genom arkea yang pertama disekuensing, 1996.[20] |
| Eukariota | Encephalitozoon cuniculi (fungi) | 2.900.000 | 2,9 Mb | 1.997 | 689 | 11 | Genom eukariota terkecil yang diketahui saat ini.[21] |
| Eukariota | Saccharomyces cerevisiae (fungi) | 12.068.000 | 12 Mb | 5.885 | 486 | 16 | Genom eukariota yang pertama disekuensing, 1996.[22] |
| Eukariota | Caenorhabditis elegans (nematoda) | 97.000.000 | 97 Mb | 19.099 | 197 | 6 | Genom hewan multiselular yang pertama disekuensing, 1998[23] |
| Eukariota | Arabidopsis thaliana (tumbuhan berbunga) | 125.000.000 | 125 Mb | 25.498 | 204 | 5 | Genom tumbuhan yang pertama disekuensing, 2000.[24] |
| Eukariota | Drosophila melanogaster (lalat buah) | 180.000.000 | 180 Mb | 13.600 | 76 | 4 | [25] |
| Eukariota | Populus trichocarpa | 410.000.000 | 410 Mb | 45.555 | 111 | 19 | Genom tumbuhan berkayu yang pertama disekuensing.[26] |
| Eukariota | Oryza sativa (padi) | 430.000.000 | 430 Mb | 45.000 | 105 | 12 | [27][28] |
| Eukariota | Mus musculus (mencit) | 2.493.000.000 | 2,5 Gb | 22.011 | 8,8 | 23 | [29] |
| Eukariota | Homo sapiens (manusia) | 3.200.000.000 | 3,2 Gb | 20.500 | 6,4 | 23 | Hasil Proyek Genom Manusia.[30][31] |
