---
title: "Genom Sel dan Virus"
book: "Biologi Universitas — Tahun 1"
subject: biology
language: id
chapter: 17
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/17-genom-sel-dan-virus
---

# Bab 17 — Genom Sel dan Virus

Dua meter [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) terlipat ke dalam sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) berlebar enam mikrometer, dan terlipat sedemikian sehingga mana pun dari dua puluh ribu [gennya](#def-b1-genomes-gene) dapat ditemukan lalu dibaca dalam beberapa menit. Sebuah bakteri melipat satu setengah milimeter ke dalam sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang seribu kali lebih pendek, dan menyalinnya tiap dua puluh menit. Sebuah [virus](#def-b1-genomes-virus) membawa beberapa ribu huruf dalam sebuah cangkang [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) lalu membacanya dengan sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang bukan miliknya. Bab ini memerikan *[genom](#def-b1-genomes-genome)* — seluruh [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) sebuah [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) — sebagai sebuah benda fisik: bagaimana [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) bakteri, [sel eukariot](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), organel dan [virus](#def-b1-genomes-virus) tersusun, apa yang dikandungnya selain [gen](#def-b1-genomes-gene), dan mengapa banyaknya begitu sedikit mengatakan tentang [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) yang membawanya.

## 17.1 Genom bakteri

**Definisi 17.1 (Genom, kromosom, nukleoid).**

Yang disebut *genom* sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) adalah keseluruhan [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain): informasi bagi tiap [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) dan [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang dapat dibuatnya, serta urutan yang mengendalikan kapan keduanya dibuat. Sebuah *kromosom* adalah satu molekul [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) beserta [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) yang menatanya. Sebuah bakteri biasanya memiliki satu kromosom, melingkar, sepanjang satu sampai sepuluh juta [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) (*E. coli*: $4.6 \times 10^{6}$, sepanjang $1.5\,\mathrm{mm}$), yang terlipat ke dalam sebuah kawasan [sitoplasma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), yaitu *nukleoid*, tanpa membran di sekelilingnya. Selain kromosomnya banyak bakteri membawa *plasmid*: lingkaran kecil berisi beberapa ribu sampai beberapa ratus ribu pasangan, dalam satu sampai ratusan salinan, yang bereplikasi sendiri dan membawa [gen](#def-b1-genomes-gene) pilihan — ketahanan antibiotik, racun, mesin untuk memindahkan dirinya ke [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) lain.

**Proposisi 17.2 (Bagaimana sebuah bakteri melipat kromosomnya).**

Sebuah [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) melingkar yang ujungnya tak dapat berputar dapat dipilin seperti sebuah karet gelang: *[pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling)*. [Enzim](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme) yang disebut *topoisomerase* memotong, melewatkan lalu menyegel kembali untainya untuk menambah atau menyingkirkan putaran; *girase* memakai [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/8-air-dan-biomolekul-kecil#def-b1-water-small-molecules-atp) untuk memasukkan [pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling) negatif, yang mengurangi lilitan heliksnya dan membuatnya sekaligus lebih padat serta lebih mudah dibuka. [Kromosom](#def-b1-genomes-genome) *E. coli* tertata menjadi sekitar lima puluh gelung, yang masing-masing berpilin lebih sendiri-sendiri dan ditambatkan pada sebuah teras [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), sehingga $1.5\,\mathrm{mm}$-nya menempati sebuah [nukleoid](#def-b1-genomes-genome) selebar sekitar satu mikrometer — pemampatan seribu kali — sementara gelung mana pun dapat diurai untuk dibaca atau disalin tanpa mengganggu selebihnya. [Protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) basa yang kecil (serupa [histon](#def-b1-genomes-nucleosome), meskipun tak berkerabat dengan [histon](#def-b1-genomes-nucleosome)) menekuk dan menjembatani [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) di seluruh bagian.

![Sebuah kromosom melingkar dalam keadaan kendur, berpilin lebih, dan tertata menjadi gelung. Pilinan lebih memampatkan molekulnya serta menimbun energi yang membantu membukanya; gelungnya membuat satu kawasan dapat diurai pada satu waktu.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-7e982235d0b2.svg)

*Sebuah [kromosom](#def-b1-genomes-genome) melingkar dalam keadaan kendur, berpilin lebih, dan tertata menjadi gelung. [Pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling) memampatkan molekulnya serta menimbun energi yang membantu membukanya; gelungnya membuat satu kawasan dapat diurai pada satu waktu.*

**Contoh 17.3 (Sebuah genom yang padat).**

Dari $4.6\,\mathrm{Mb}$ [kromosom](#def-b1-genomes-genome) *E. coli*, $88\,\%$ menyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide): sekitar $4300$ [gen](#def-b1-genomes-gene) yang masing-masing sekitar $1000$ pasangan, terkemas kepala ke ekor dengan seratus pasangan di antaranya, banyak di antaranya berkelompok menjadi *operon* yang ditranskripsikan bersama ([Bab 20](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/20-kendali-pengungkapan-gen#ch-b1-expression-control)). Sebuah [plasmid](#def-b1-genomes-genome) $5\,\mathrm{kb}$ dapat membawa tiga [gen](#def-b1-genomes-gene) dan hadir dalam lima puluh salinan; [gen](#def-b1-genomes-gene) ketahanan yang dibawanya dapat menyebar ke seluruh bakteri sebuah bangsal rumah sakit dalam beberapa minggu, lewat konjugasi, lebih cepat daripada yang dapat dimunculkan mutasi mana pun.

## 17.2 Genom eukariot: kromatin

**Definisi 17.4 (Nukleosom, kromatin).**

Dalam sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) eukariot [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) digulung pada [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide): $147\,$ [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) membuat 1.7 putaran mengelilingi sebuah oktamer berisi delapan *histon* (masing-masing dua H2A, H2B, H3, H4, yaitu [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) kecil yang kaya lisina dan arginina yang menetralkan fosfatnya), sehingga membentuk sebuah *nukleosom* selebar $11\,\mathrm{nm}$; nukleosomnya menyusul satu sama lain tiap sekitar $200\,$ pasangan, seperti manik pada seutas tali, dengan histon kelima, H1, yang menyegel tiap maniknya. *Kromatin* ini melipat lebih jauh: menjadi sebuah serat $30\,\mathrm{nm}$, menjadi gelung berisi puluhan ribu pasangan yang ditambatkan pada sebuah perancah [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), dan — pada pembelahannya — menjadi [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) padat [kromosom](#def-b1-genomes-genome) metafase, sepuluh ribu kali lebih pendek daripada [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) telanjangnya. *Eukromatin* adalah bentuk interfase yang lebih longgar, kaya [gen](#def-b1-genomes-gene) dan ditranskripsikan; *heterokromatin* bentuk yang memadat dan miskin [gen](#def-b1-genomes-gene) yang tetap padat (di sekeliling [sentromer](#def-b1-genomes-karyotype), pada ujungnya, dan pada sebuah [kromosom](#def-b1-genomes-genome) X yang dipadamkan).

![Tingkat pengemasan DNA eukariot, dari heliksnya sampai kromosom metafasenya. Tiap tingkatnya melipatgandakan pemampatannya; seluruhnya mencapai sepuluh ribu.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-98d1a842f0be.svg)

*Tingkat pengemasan [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) eukariot, dari heliksnya sampai [kromosom](#def-b1-genomes-genome) metafasenya. Tiap tingkatnya melipatgandakan pemampatannya; seluruhnya mencapai sepuluh ribu.*

![Kiri: kromosom satu sel manusia, yang dibentangkan dari sebuah sel yang ditahan pada metafase. Kanan: kromosom yang sama yang dipilah menurut ukuran dan pita menjadi sebuah kariotipe — dua puluh dua pasang dan XY, empat puluh enam seluruhnya. Kariotipe: National Human Genome Research Institute, domain publik.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-95acb18066ab.jpg)

![Kiri: kromosom satu sel manusia, yang dibentangkan dari sebuah sel yang ditahan pada metafase. Kanan: kromosom yang sama yang dipilah menurut ukuran dan pita menjadi sebuah kariotipe — dua puluh dua pasang dan XY, empat puluh enam seluruhnya. Kariotipe: National Human Genome Research Institute, domain publik.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-945edfff198a.jpg)

*Kiri: [kromosom](#def-b1-genomes-genome) satu [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) manusia, yang dibentangkan dari sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang ditahan pada metafase. Kanan: [kromosom](#def-b1-genomes-genome) yang sama yang dipilah menurut ukuran dan pita menjadi sebuah [kariotipe](#def-b1-genomes-karyotype) — dua puluh dua pasang dan XY, empat puluh enam seluruhnya. [Kariotipe](#def-b1-genomes-karyotype): National Human Genome Research Institute, domain publik.*

**Definisi 17.5 (Kariotipe, sentromer, telomer).**

Yang disebut *kariotipe* adalah perangkat [kromosom](#def-b1-genomes-genome) sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), yang dipilah menurut ukuran dan pola pitanya: manusia memiliki 23 pasang (22 autosom dan XY atau XX), $6.4 \times 10^{9}$ [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) seluruhnya, sepanjang $2.2\,\mathrm{m}$; [kromosom](#def-b1-genomes-genome) terbesarnya memegang $250\,\mathrm{Mb}$, terkecilnya $50\,$. Tiap [kromosom](#def-b1-genomes-genome) lurus membawa sebuah *sentromer*, yaitu kawasan tersempit tempat kedua salinannya tetap bergabung sesudah replikasi dan tempat gelendongnya melekat ([Bab 18](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/18-replikasi-dna-dan-mitosis#ch-b1-replication-mitosis)), serta dua *telomer*, yaitu urutan berulang pada ujungnya yang melindunginya agar tidak dikira [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang patah dan agar tidak memendek pada tiap replikasinya.

**Proposisi 17.6 (Ukuran genom tidak mengukur kerumitan).**

| [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) | [genom](#def-b1-genomes-genome) (Mb) | [gen](#def-b1-genomes-gene) penyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) |
| --- | --- | --- |
| *E. coli* | 4.6 | $4300$ |
| khamir | 12 | $6000$ |
| lalat buah | 140 | $14\,000$ |
| manusia | 3200 | $20\,000$ |
| jagung | 2300 | $40\,000$ |
| ikan paru | $130\,000$ | $\approx20\,000$ |
| *Paris japonica* (sejenis bakung) | $150\,000$ | $\approx30\,000$ |

Ukuran [genom](#def-b1-genomes-genome) beragam seribu kali di antara eukariot tanpa hubungan dengan banyaknya [gen](#def-b1-genomes-gene) maupun kerumitan [organismenya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism) (*[paradoks nilai C](#prop-b1-genomes-cvalue)*): seekor ikan paru membawa empat puluh kali [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) manusia dan tidak lebih banyak [gennya](#def-b1-genomes-gene). Selisihnya bukanlah [gennya](#def-b1-genomes-gene) melainkan [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) di antaranya.

## 17.3 Apa yang dikandung sebuah genom

**Definisi 17.7 (Anatomi sebuah gen).**

Yang disebut *gen* adalah sebentang [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang ditranskripsikan menjadi sebuah [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang berfungsi — biasanya sebuah pesan bagi satu [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide). Sebuah gen eukariot penyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) terdiri atas sebuah *promotor*, yaitu urutan di hulunya tempat transkripsinya dimulai dan dikendalikan; *ekson*, yaitu bagian yang disimpan dalam pesan matangnya; *intron*, yaitu bagian yang ditranskripsikan lalu dipotong keluar ([Bab 19](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/19-pengungkapan-gen-transkripsi-dan-translasi#ch-b1-gene-expression)); kawasan tak tertranslasi pada tiap ujung pesannya; dan sebuah pengakhir. Sebuah gen manusia rata-rata $27\,\mathrm{kb}$ dengan delapan ekson yang seluruhnya $1.5\,\mathrm{kb}$: sembilan belas per dua puluh sebuah gen yang lazim adalah intron. Gen bakteri tidak berintron.

![Sebuah gen eukariot: sebuah promotor, ekson (disimpan) yang berselang-seling dengan intron (disingkirkan sesudah transkripsinya). Digambar pada skala yang dimampatkan — dalam gen yang nyata intronnya akan dua puluh kali lebih panjang daripada eksonnya.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-b91f66903d41.svg)

*Sebuah [gen](#def-b1-genomes-gene) eukariot: sebuah [promotor](#def-b1-genomes-gene), [ekson](#def-b1-genomes-gene) (disimpan) yang berselang-seling dengan [intron](#def-b1-genomes-gene) (disingkirkan sesudah transkripsinya). Digambar pada skala yang dimampatkan — dalam [gen](#def-b1-genomes-gene) yang nyata [intronnya](#def-b1-genomes-gene) akan dua puluh kali lebih panjang daripada [eksonnya](#def-b1-genomes-gene).*

**Proposisi 17.8 (Cacah isi genom manusia).**

Dari $3.2\,\mathrm{Gb}$-nya: sekitar $1.5\,\%$ menyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide); $25\,\%$ berupa [intron](#def-b1-genomes-gene); $45\,\%$ adalah sisa *unsur yang dapat berpindah* — yaitu urutan yang menyalin dirinya ke tempat baru, sebagian besarnya sudah lama mati (unsur Alu saja, $300\,\mathrm{bp}$, hadir dalam sejuta salinan, sepersepuluh [genomnya](#def-b1-genomes-genome)); $8\,\%$ berupa ulangan pendek yang berderet ([DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) satelit, pada [sentromer](#def-b1-genomes-karyotype) dan [telomernya](#def-b1-genomes-karyotype)); selebihnya adalah urutan bukan penyandi yang khas yang mencakup [promotor](#def-b1-genomes-gene), penguat dan [gen](#def-b1-genomes-gene) [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang mengendalikan pengungkapannya. Banyak [gen](#def-b1-genomes-gene) termasuk dalam *keluarga* yang muncul lewat penggandaan (globin, reseptor penciuman — seribu jumlahnya), dan [genomnya](#def-b1-genomes-genome) memegang ribuan *pseudogen*, yaitu salinan mati yang tak lagi bekerja. Sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) bukanlah sebuah rancangan melainkan sebuah catatan.

![Genom manusia terbuat dari apa. Ekson yang menyandi protein hanya sekeping tipis; separuh genomnya adalah puing unsur yang dahulu menyalin dirinya sendiri.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-e2808a9663af.svg)

*[Genom](#def-b1-genomes-genome) manusia terbuat dari apa. [Ekson](#def-b1-genomes-gene) yang menyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) hanya sekeping tipis; separuh [genomnya](#def-b1-genomes-genome) adalah puing unsur yang dahulu menyalin dirinya sendiri.*

**Contoh 17.9 (Membaca ukuran sebuah genom).**

Sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) $4.6\,\mathrm{Mb}$ tanpa [intron](#def-b1-genomes-gene) dan sedikit ulangan memegang $4300$ [gen](#def-b1-genomes-gene); sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) $3200\,\mathrm{Mb}$ dengan [intron](#def-b1-genomes-gene) panjang dan separuh panjangnya berupa ulangan memegang $20\,000$; sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) $130\,000\,\mathrm{Mb}$ memegang dua puluh ribu yang sama. Ukurannya mengukur seberapa banyak yang telah menumpuk dalam [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) bukan penyandi sebuah garis keturunan, dan seberapa mangkus penyingkirannya, bukan seberapa banyak yang dikerjakan [organismenya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/1-organisme-sistem-yang-berinteraksi-dengan-lingkungannya#def-b1-organism-environment-organism).

## 17.4 Genom organel dan virus

**Definisi 17.10 (Genom organel).**

[Mitokondria](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) dan kloroplas menyimpan sisa [kromosom](#def-b1-genomes-genome) leluhur bakterinya ([Bab 6](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#ch-b1-eukaryotic-cell)): sebuah lingkaran kecil — $16.6\,\mathrm{kb}$ dan 37 [gen](#def-b1-genomes-gene) dalam [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) manusia, $120\text{ to }160\,\mathrm{kb}$ dan sekitar 100 [gen](#def-b1-genomes-gene) dalam kloroplas — dalam banyak salinan tiap organelnya, yang menyandi sebagian [proteinnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) sendiri dan [RNA ribosomnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-rnas). Selebihnya [proteinnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) datang dari [gen](#def-b1-genomes-gene) [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk). Pada sebagian besar hewan [genom](#def-b1-genomes-genome) [mitokondrianya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) diwarisi hanya dari ibunya, bersama [sitoplasma](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) telurnya.

**Definisi 17.11 (Virus).**

Yang disebut *virus* adalah sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) dalam sebuah cangkang [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), yaitu *kapsid* — kadang terbungkus sebuah membran, yaitu *selubung*, yang diambil dari sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) inang — yang berbiak hanya di dalam sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), dengan memakai ribosom, energi dan prazat [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) itu. [Genomnya](#def-b1-genomes-genome) dapat berupa [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) atau [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain), berutas ganda atau tunggal, lurus atau melingkar, satu molekul atau beberapa: dari $5\,\mathrm{kb}$ (beberapa [gen](#def-b1-genomes-gene)) sampai $1.2\,\mathrm{Mb}$ (seribu [gen](#def-b1-genomes-gene), pada virus raksasa). Di luar sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) sebuah virus tidak berbuat apa-apa: ia bukan [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), tidak bermetabolisme, dan hidup hanya dalam arti bahwa ia membawa informasi dan berevolusi. *Bakteriofag* adalah virus bakteri.

![Bakteriofag yang melekat pada sebuah bakteri: kepala bersegi banyak yang memegang DNA-nya, ekor yang akan menjadi jalan penyuntikannya. Satu sel akan melepas seratus fag baru dalam setengah jam.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-f7c5d16f73d2.jpg)

*Bakteriofag yang melekat pada sebuah bakteri: kepala bersegi banyak yang memegang [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain), ekor yang akan menjadi jalan penyuntikannya. Satu [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) akan melepas seratus fag baru dalam setengah jam.*

**Proposisi 17.12 (Kedua daur fag λ\lambdaλ).**

Fag $\lambda$ menyuntikkan $48.5\,\mathrm{kb}$ [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) ([Bab 11](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#ch-b1-nucleic-acids)) ke dalam *E. coli*, tempat [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) itu melingkar. Dua nasib lalu mengikuti. Dalam *[daur litik](#prop-b1-genomes-lambda)* [gen](#def-b1-genomes-gene) fagnya ditranskripsikan polimerase inangnya, [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) direplikasi seratus kali, [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) [kapsidnya](#def-b1-genomes-virus) dibuat lalu dirakit, [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) dikemas ke dalamnya, dan sebuah [enzim](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme) melarutkan dindingnya: [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) pecah, sehingga melepas seratus fag, empat puluh menit sesudah infeksinya. Dalam *[daur lisogenik](#prop-b1-genomes-lambda)* [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) fagnya disisipkan ke dalam [kromosom](#def-b1-genomes-genome) inangnya lalu dibungkam sebuah penekan buatannya sendiri: *profag* itu disalin bersama [kromosomnya](#def-b1-genomes-genome) selama beberapa generasi, tak terlihat, sampai kerusakan [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) inangnya mengangkat penekanannya dan [daur litiknya](#prop-b1-genomes-lambda) berlanjut. Pilihannya adalah sebuah sakelar molekul, salah satu yang pertama dipahami ([Bab 20](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/20-kendali-pengungkapan-gen#ch-b1-expression-control)).

![Fag : daur litik (merah) atau lisogenik (hijau), dan induksi yang mengubah yang kedua menjadi yang pertama.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-140852774cbe.svg)

*Fag $\lambda$: [daur litik](#prop-b1-genomes-lambda) (merah) atau lisogenik (hijau), dan induksi yang mengubah yang kedua menjadi yang pertama.*

**Contoh 17.13 (Virus bergenom RNA).**

Influenza membawa delapan [ruas](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) berutas tunggal beserta polimerasenya sendiri untuk menyalinnya, sebab [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tidak memiliki [enzim](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/13-enzim-dan-katalisis-biokimia#def-b1-enzymes-enzyme) yang menyalin [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain); polimerasenya membuat satu kekeliruan tiap $10\,000$ basa dan [virusnya](#def-b1-genomes-virus) berubah tiap musim. Sebuah retrovirus (HIV) membawa [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) dan sebuah *transkriptase balik* yang menyalinnya menjadi [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain), yang disisipkan ke dalam [kromosom](#def-b1-genomes-genome) inangnya seperti sebuah profag — sebuah infeksi yang menetap. Mekanismenya, dan tanggapan kekebalan terhadapnya, menjadi bagian jilid Tahun ke-3; di sini keduanya menandai rentang apa yang dapat menjadi sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome).

## 17.5 Latihan

**Latihan 17.1 ★.**

Bandingkan [genom](#def-b1-genomes-genome) bakteri dan [genom](#def-b1-genomes-genome) eukariot: banyak dan bentuk [kromosomnya](#def-b1-genomes-genome), letaknya, [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) yang menatanya, dan kerapatan [gennya](#def-b1-genomes-gene).

**Solusi Latihan 17.1.**

Bakteri: satu [kromosom](#def-b1-genomes-genome) melingkar (ditambah [plasmid](#def-b1-genomes-genome)) dalam sebuah [nukleoid](#def-b1-genomes-genome) tanpa membran, yang dimampatkan [pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling) dan [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) basa yang kecil, sekitar $90\,\%$ menyandi. Eukariot: beberapa [kromosom](#def-b1-genomes-genome) lurus dalam sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), yang digulung pada [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) menjadi [kromatin](#def-b1-genomes-nucleosome), beberapa persen menyandi.

**Latihan 17.2 ★.**

Perikan sebuah [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) dan berikan faktor pemampatan tiap tingkat pelipatan [kromatinnya](#def-b1-genomes-nucleosome).

**Solusi Latihan 17.2.**

147 [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) yang digulung 1.7 kali mengelilingi sebuah oktamer [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) (masing-masing dua H2A, H2B, H3, H4), yang disegel H1, satu tiap 200 pasangan. Manik pada seutas tali $\times 6$; serat $30\,\mathrm{nm}$ $\times 40$; gelung $\times 1000$; [kromosom](#def-b1-genomes-genome) metafase $\times 10\,000$.

**Latihan 17.3 ★.**

Dari gambar cacah isinya, berapa fraksi [genom](#def-b1-genomes-genome) manusia yang menyandi [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), dan apa golongan terbesarnya?

**Solusi Latihan 17.3.**

$1.5\,\%$; unsur yang dapat berpindah beserta sisanya, $45\,\%$.

**Latihan 17.4 ★.**

Apa itu [virus](#def-b1-genomes-virus), dan dalam arti apa ia tidak hidup?

**Solusi Latihan 17.4.**

Sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) ([DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) atau [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain)) dalam sebuah [kapsid](#def-b1-genomes-virus) [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), kadang berselubung, yang berbiak hanya di dalam sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dengan mesin [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) itu. Di luar sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ia tak bermetabolisme, tak tumbuh, tak menanggapi — sebuah partikel yang lembam; ia “hidup” hanya dalam hal membawa informasi yang diwariskan dan berevolusi.

**Latihan 17.5 ★★.**

Hitunglah panjang [kromosom](#def-b1-genomes-genome) *E. coli* dan banyaknya putaran seukuran [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) yang akan dibutuhkannya seandainya ia eukariot; jelaskan bagaimana bakterinya memampatkannya sebagai gantinya.

**Solusi Latihan 17.5.**

$4.6 \times 10^{6}\times 0.34 = 1.56\,\mathrm{mm}$; $4.6 \times 10^{6}/200 = 23\,000$ [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome). Sebagai gantinya: [pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling) negatif oleh girase dan pelipatan menjadi sekitar lima puluh gelung pada sebuah teras [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide), dengan [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) basa yang kecil menekuk [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) — seribu kali, menjadi sebuah [nukleoid](#def-b1-genomes-genome) selebar satu mikrometer.

**Latihan 17.6 ★★.**

Sebuah [gen](#def-b1-genomes-gene) manusia $27\,\mathrm{kb}$ memiliki $1.5\,\mathrm{kb}$ [ekson](#def-b1-genomes-gene) dalam delapan keping. Hitunglah panjang rata-rata [ekson](#def-b1-genomes-gene) dan [intronnya](#def-b1-genomes-gene) serta fraksi transkrip primernya yang dibuang.

**Solusi Latihan 17.6.**

[Ekson](#def-b1-genomes-gene) $1500/8 = 190\,\mathrm{bp}$; [intron](#def-b1-genomes-gene) $25\,500/7 = 3640\,\mathrm{bp}$; $25.5/27 = 94\,\%$ transkripnya dibuang.

**Latihan 17.7 ★★.**

Dengan memakai tabelnya, hitunglah [gen](#def-b1-genomes-gene) tiap megabasa bagi *E. coli*, khamir, lalat buah, manusia dan ikan paru. Beri tanggapan atas kecenderungannya.

**Solusi Latihan 17.7.**

*E. coli* 930 [gen](#def-b1-genomes-gene) tiap Mb; khamir 500; lalat 100; manusia 6; ikan paru 0.15. Kerapatan [gennya](#def-b1-genomes-gene) turun empat orde besar sementara cacah [gennya](#def-b1-genomes-gene) naik lima kali: [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) tambahannya bukan [gen](#def-b1-genomes-gene).

**Latihan 17.8 ★★.**

Unsur Alu berpanjang $300\,\mathrm{bp}$ dan hadir dalam sejuta salinan. Berapa fraksi [genom](#def-b1-genomes-genome) yang berupa Alu? Bila tiap salinannya muncul lewat retrotransposisi (sebuah [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang disalin balik menjadi [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) lalu disisipkan), berapa banyak penyisipan tiap generasi yang akan menghasilkan sejuta salinan dalam $60$ juta tahun pada 20 tahun tiap generasi?

**Solusi Latihan 17.8.**

$10^6\times 300 = 3 \times 10^{8}\,\mathrm{bp}$: $9\,\%$ [genomnya](#def-b1-genomes-genome). $60\times
10^6/20 = 3 \times 10^{6}$ generasi: satu penyisipan baru tiap tiga generasi, rata-rata, di suatu tempat pada garis keturunannya.

**Latihan 17.9 ★★.**

Jelaskan mengapa [genom](#def-b1-genomes-genome) [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) diwarisi dari pihak ibu, dan apa siratannya bagi penelusuran nenek moyang.

**Solusi Latihan 17.9.**

[Sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) telurnya menyumbangkan [sitoplasmanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) beserta [mitokondrianya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion); [mitokondria](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) sperma yang sedikit itu dikucilkan atau dimusnahkan sesudah pembuahannya. Karena itu [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) [mitokondrianya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/6-organisasi-fungsional-sel-eukariot#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) beralih tanpa tercampur dari ibu ke anak, dan mutasi yang menumpuk padanya menelusuri garis keturunan pihak ibu mundur menembus waktu.

**Latihan 17.10 ★★★.**

Fag $\lambda$ dalam keadaan lisogenik disalin sekali tiap generasi inangnya; dalam keadaan litik ia membuat seratus salinan dalam $40\,\mathrm{min}$. Dalam sebuah biakan yang cukup makanan yang berlipat dua tiap $20\,\mathrm{min}$, bandingkan kedua siasatnya sepanjang dua jam; dalam sebuah biakan yang kelaparan yang tidak membelah, bandingkan lagi. Mengapa sakelarnya menanggapi keadaan inangnya?

**Solusi Latihan 17.10.**

Biakan yang cukup makanan, dua jam: lisogeni memberikan $2^6 = 64$ salinan (satu tiap pembelahan inangnya); lisis memberikan 100 fag dalam $40\,\mathrm{min}$, dan keturunannya $100^3 = 10^6$ dalam dua jam bila inangnya berlimpah — lisis menang jauh. Biakan yang kelaparan: lisogeni memberikan satu salinan, yang aman di dalam sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang hidup; lisis memberikan 100 fag tanpa [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang dapat diinfeksinya, yang lalu meluruh. Sakelarnya membaca keadaan inangnya karena siasat terbaik bergantung pada tersedia atau tidaknya inang baru.

**Latihan 17.11 ★★★.**

Sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ikan paru membawa $130\,\mathrm{Gb}$: hitunglah panjang [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain), banyaknya [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) dan massa [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) tiap [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), serta waktu mereplikasinya pada laju garpu manusia ($50\,\mathrm{bp}/\mathrm{s}$ tiap garpu) dengan satu titik awal tiap $100\,\mathrm{kb}$. Apa yang dituntut sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) besar dari sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell)?

**Solusi Latihan 17.11.**

$1.3 \times 10^{11}\times 0.34\,\mathrm{nm} = 44\,\mathrm{m}$ (haploid); $6.5 \times 10^{8}$ [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome); [histonnya](#def-b1-genomes-nucleosome) $6.5 \times 10^{8}\times 108\,000\times
1.66\times 10^{-24} = 117\,\mathrm{pg}$. Titik awalnya: $1.3 \times 10^{6}$, yang masing-masing mereplikasi $50\,\mathrm{kb}$ pada tiap sisinya pada $50\,\mathrm{bp}/\mathrm{s}$: $1000\,\mathrm{s}$ — waktunya bukan masalah, asalkan titik awalnya cukup banyak; biayanya adalah [nukleotidanya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) ($130\,\mathrm{pg}$ [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) tiap pembelahan), [histonnya](#def-b1-genomes-nucleosome), waktu membuatnya, serta sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) dan [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) yang berkali-kali lebih besar, dan itulah sebabnya [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) semacam itu membelah dengan lambat.

**Latihan 17.12 ★★★.**

“[Genom](#def-b1-genomes-genome) adalah sebuah catatan, bukan sebuah rancangan.” Bahaslah dalam satu paragraf dengan pseudogen, unsur yang dapat berpindah, keluarga [gen](#def-b1-genomes-gene) dan [paradoks nilai C](#prop-b1-genomes-cvalue).

**Solusi Latihan 17.12.**

Sebuah rancangan akan memuat apa yang dibutuhkan dan tidak lebih; sebuah catatan memuat apa yang terjadi. Pseudogen adalah bangkai [gen](#def-b1-genomes-gene) yang tergandakan yang mati oleh mutasi; unsur yang dapat berpindah adalah parasit yang menyalin dirinya sendiri selama berpuluh juta tahun dan tak pernah disingkirkan; keluarga [gen](#def-b1-genomes-gene) memperlihatkan penggandaan yang diikuti perbedaan; dan [paradoks nilai C](#prop-b1-genomes-cvalue) memperlihatkan bahwa banyaknya [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) mencerminkan riwayat penumpukan dan kehilangan sebuah garis keturunan alih-alih kebutuhannya. Seleksi menjaga [gennya](#def-b1-genomes-gene) tetap bekerja lalu membiarkan selebihnya melayang: apa yang kita baca dalam sebuah [genom](#def-b1-genomes-genome) sebagian besarnya adalah sejarah.

## 17.6 Soal: Dua Meter dalam Enam Mikrometer

**Soal 17.1.**

Soal akhir pekan — sebuah inti manusia yang diukur dari heliksnya sampai kromosomnya: panjang, volume, nukleosom, histon dan nisbah pengemasannya pada tiap tingkat, berakhir pada pemampatan total metafasenya

Sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) diploid manusia adalah bola bergaris tengah $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ yang memegang $6.4 \times 10^{9}$ [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) pada 46 [kromosom](#def-b1-genomes-genome); [kromosom](#def-b1-genomes-genome) terbesarnya membawa $250\,\mathrm{Mb}$, terkecilnya $50\,$. Ambil $0.34\,\mathrm{nm}$ tiap pasangan, $2\,\mathrm{nm}$ bagi garis tengah heliksnya, $650\,\mathrm{Da}$ tiap pasangan, $200$ pasangan tiap [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome), sebuah oktamer [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) $108\,\mathrm{kDa}$, dan $1.66 \times 10^{-24}\,\mathrm{g}$ tiap dalton.

**Bagian I — Panjang dan volume.**

1. Hitunglah total panjang [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) dalam [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) .
2. Hitunglah banyaknya putaran [heliks ganda](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) yang dikandungnya.
3. Hitunglah panjang [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) [kromosom](#def-b1-genomes-genome) terbesar dan terkecilnya.
4. Hitunglah volume [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) .
5. Hitunglah volume [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) sebagai sebuah tabung, dan fraksi [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang ditempatinya.
6. Hitunglah massa [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) dalam [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) dalam pikogram.
7. [Intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) memuat sekitar $25\,\mathrm{pg}$ [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) . Berapa fraksi massa [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) yang berupa [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) , bila airnya $80\,\%$ [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) itu (massa jenis $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ )?

**Bagian II — [Nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome).**

8. Hitunglah banyaknya [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) dalam [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) .
9. Hitunglah massa [histonnya](#def-b1-genomes-nucleosome) lalu bandingkan dengan massa [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) .
10. $200\,$ pasangan satu [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) menjangkau $68\,\mathrm{nm}$ heliks tetapi menempati sebuah manik sepanjang $11\,\mathrm{nm}$ . Hitunglah faktor pemampatan “manik pada seutas tali”-nya.
11. Serat $30\,\mathrm{nm}$ memegang enam [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) tiap $11\,\mathrm{nm}$ panjangnya. Hitunglah faktor pemampatannya terhadap [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) telanjang.
12. Hitunglah panjang serat $30\,\mathrm{nm}$ bagi seluruh [genomnya](#def-b1-genomes-genome) , lalu bandingkan dengan garis tengah [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) .
13. Tiap [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) harus dibongkar lalu dirakit kembali ketika [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) direplikasi atau ditranskripsikan. Berapa banyak [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) yang dirakit kembali dalam fase S ( $8\,\mathrm{h}$ )? Tiap sekon?

**Bagian III — Gelung dan [kromosom](#def-b1-genomes-genome).**

14. Gelung berisi $75\,\mathrm{kb}$ serat $30\,\mathrm{nm}$ menggantung dari sebuah perancah. Hitunglah panjang serat dalam satu gelung dan banyaknya gelung dalam [genomnya](#def-b1-genomes-genome) .
15. Sebuah kromatid metafase [kromosom](#def-b1-genomes-genome) terbesarnya sepanjang $10\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Hitunglah faktor pemampatan dari [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) telanjang sampai [kromosom](#def-b1-genomes-genome) metafasenya.
16. Hitunglah volume kromatid itu sebagai sebuah tabung bergaris tengah $0.7\,\text{µ}\mathrm{m}$ , dan fraksinya yang berupa [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) .
17. Ke-46 [kromosom](#def-b1-genomes-genome) pada metafase, yang masing-masing sebuah [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) berkerapatan sama: hitunglah total volumenya lalu bandingkan dengan [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) interfasenya.
18. Jelaskan mengapa [kromatin](#def-b1-genomes-nucleosome) interfase tidak dapat dikemas serapat [kromatin](#def-b1-genomes-nucleosome) metafase.

**Bagian IV — Menemukan sebuah [gen](#def-b1-genomes-gene).**

19. Sebuah [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) harus menemukan satu sisi $20\,\mathrm{bp}$ dalam [genomnya](#def-b1-genomes-genome) . Bila ia menguji satu sisi acak tiap milisekon, berapa lama pencariannya? Apa yang dikatakan hal ini tentang bagaimana sisinya ditemukan?
20. $20\,000\,$ [gen](#def-b1-genomes-gene) [genomnya](#def-b1-genomes-genome) rata-rata $27\,\mathrm{kb}$ . Berapa fraksi [genomnya](#def-b1-genomes-genome) yang berada di dalam [gen](#def-b1-genomes-gene) ? Berapa fraksinya yang menyandi, pada $1.5\,\mathrm{kb}$ [ekson](#def-b1-genomes-gene) tiap [gen](#def-b1-genomes-gene) ?
21. Tiap [kromosom](#def-b1-genomes-genome) menempati wilayahnya sendiri dalam [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) . Hitunglah volume wilayah [kromosom](#def-b1-genomes-genome) terbesarnya bila wilayahnya sebanding dengan kandungan [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) , dan kepekatan [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) di dalamnya dalam [pasangan basa](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#thm-b1-nucleic-acids-helix) tiap mikrometer kubik.
22. Sebuah [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ikan paru dengan kerapatan [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) yang sama akan bervolume berapa bagi $260\,\mathrm{Gb}$ (diploid)? Bergaris tengah berapa?
23. Hitunglah banyaknya oktamer [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) yang harus dibuat sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dalam fase S dan [asam amino](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-aminoacid) yang dikandungnya ( $1000\,$ residu tiap oktamer). Bandingkan dengan $3 \times 10^{9}\,$ residu [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) yang dibuat sebuah [sel](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dalam sehari.
24. Jelaskan dalam dua kalimat mengapa bakteri dapat tanpa [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome) dan eukariot tidak.
25. Nyatakan hasilnya: faktor pemampatan total dari heliksnya sampai [kromosom](#def-b1-genomes-genome) metafasenya, dan faktor pada tiap tingkatnya.

**Solusi Soal 17.1.**

**1.** $6.4 \times 10^{9}\times 0.34\,\mathrm{nm} = 2.18\,\mathrm{m}$. **2.** $6.4 \times 10^{9}/10 = 6.4 \times 10^{8}$ putaran. **3.** $2.5 \times 10^{8}\times 0.34 = 8.5\,\mathrm{cm}$; $1.7\,\mathrm{cm}$. **4.** $\frac{4}{3}\pi\times 3^3 = 113\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$. **5.** $\pi\times(1\,\mathrm{nm})^2\times 2.18\,\mathrm{m} =
6.8 \times 10^{-18}\,\mathrm{m}^{3} = 6.8\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: $6\,\%$ [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk). **6.** $6.4 \times 10^{9}\times 650\times 1.66\times 10^{-24} =
6.9 \times 10^{-12}\,\mathrm{g} = 6.9\,\mathrm{pg}$. **7.** Massa [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) $113\times 10^{-12}\,\mathrm{mL}\times 1.1 =
124\,\mathrm{pg}$; [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) $5.6\,\%$ darinya, [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) $20\,\%$. **8.** $6.4 \times 10^{9}/200 = 3.2 \times 10^{7}$. **9.** $3.2 \times 10^{7}\times 108\,000\times 1.66\times 10^{-24} =
5.7\,\mathrm{pg}$: kira-kira sama dengan [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain). **10.** $68/11 = 6.2$. **11.** Enam [nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome), $1200\,\mathrm{bp}$ $= 408\,\mathrm{nm}$ heliks, dalam $11\,\mathrm{nm}$: faktor $37$. **12.** $2.18/37 = 5.9\,\mathrm{cm}$ serat — sepuluh ribu kali garis tengah [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), terlipat di dalamnya. **13.** Semuanya $3.2 \times 10^{7}$, ditambah sebanyak itu pula yang baru pada salinan keduanya: $6.4 \times 10^{7}$ dalam $28\,800\,\mathrm{s}$, sekitar $2200$ tiap sekon. **14.** $75\,000\times 0.34/37 = 690\,\mathrm{nm}$ serat tiap gelung; $6.4 \times 10^{9}/75\,000 = 85\,000$ gelung. **15.** $8.5\,\mathrm{cm}/10\,\text{µ}\mathrm{m} = 8500$. **16.** $\pi\times 0.35^2\times 10 = 3.85\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$; [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) $\pi\times 10^{-6}\times 0.085\,\mathrm{m} = 0.27\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: $7\,\%$ — selebihnya adalah [histon](#def-b1-genomes-nucleosome) serta [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) perancah dan air. **17.** Total [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) $6.4 \times 10^{9}$ pasangan pada kerapatan yang sama ($2.5 \times 10^{8}$ pasangan dalam $3.85\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$, tiap kromatid; dua kromatid tiap [kromosom](#def-b1-genomes-genome)): $2\times 6.4\times 10^9/2.5\times 10^8\times
3.85 = 197\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$, lebih besar daripada [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) interfasenya karena [kromosomnya](#def-b1-genomes-genome) kini berupa [batang](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/3-organisasi-fungsional-sebuah-tumbuhan-berbunga#def-b1-flowering-plant-organization-organs) dengan ruang di antaranya. **18.** [Kromatin](#def-b1-genomes-nucleosome) interfase harus dibaca dan disalin: polimerase beserta faktornya memerlukan jalan masuk ke [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain), sehingga sebagian besarnya tinggal sebagai serat $30\,\mathrm{nm}$ yang terbuka dan gelung; [kromatin](#def-b1-genomes-nucleosome) metafase bersifat lembam dan dapat dikemas untuk diangkut. **19.** $6.4 \times 10^{9}$ sisi pada $10^3$ tiap sekon: $6.4 \times 10^{6}$ sekon, yakni 74 hari. [Protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) tidak mencari secara acak: ia mengikat [DNA-nya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/11-nukleotida-dan-asam-nukleat#def-b1-nucleic-acids-chain) secara tak khas lalu meluncur sepanjangnya, dan banyak salinan mencari serentak, sehingga sebuah sisi ditemukan dalam beberapa sekon. **20.** $20\,000\times 27\,\mathrm{kb} = 540\,\mathrm{Mb}$, $17\,\%$ dari $3.2\,\mathrm{Gb}$; yang menyandi $20\,000\times 1.5 =
30\,\mathrm{Mb}$, $0.9\,\%$ (sekitar 1.5% bila [gen](#def-b1-genomes-gene) yang lebih pendek dihitung lebih saksama). **21.** $113\times 2\times 250/6400 = 8.8\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ (dua salinan); $5 \times 10^{8}/8.8 = 5.7 \times 10^{7}\,\mathrm{bp}/\text{µ}\mathrm{m}^{3}$, sama dengan seluruh [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk). **22.** $2.6 \times 10^{11}/5.7 \times 10^{7} = 4600\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: garis tengah $21\,\text{µ}\mathrm{m}$, empat puluh kali volume [inti](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) manusia. **23.** $3.2 \times 10^{7}$ oktamer, $3.2 \times 10^{10}$ residu — sepersepuluh sintesis [protein](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/12-asam-amino-dan-protein#def-b1-proteins-peptide) harian [selnya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-cell), yang dibelanjakan bagi pengemasannya. **24.** [Kromosom](#def-b1-genomes-genome) sebuah bakteri seribu kali lebih pendek dan [pilinan lebih](#prop-b1-genomes-supercoiling) dalam gelung sudah cukup untuk memuatkannya ke dalam satu mikrometer; sebuah eukariot harus melipat panjang sepuluh ribu kali [intinya](https://one-course.com/books/biology/3/id/chapter/5-sel-satuan-kehidupan#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) dan memerlukan hierarki pengemasan, yang [nukleosomnya](#def-b1-genomes-nucleosome) adalah tingkat pertamanya. **25.** Sekitar $8500$ ($8.5\,\mathrm{cm}$ menjadi $10\,\text{µ}\mathrm{m}$), yang dibangun sebagai $\times 6$ ([nukleosom](#def-b1-genomes-nucleosome)), $\times 6$ lagi (serat $30\,\mathrm{nm}$, $\times 37$ seluruhnya), $\times 27$ lagi (gelung, $\times 1000$ seluruhnya), dan $\times 8$ lagi (pemadatan metafase).