Tugas Pendahuluan untuk Laboratorium Dasar-dasar Genetika dengan judul percobaan \"DNA\"

DNA

Defenisi

DNA merupakan kependekan dari deoxyribonucleic acid atau dalam Bahasa Indonesia sering juga disebut ADN yang merupakan kependekan dari asam deoksiribonukleat. DNA atau ADN ini merupakan materi genetik yang terdapat dalam tubuh setiap orang yang diwarisi dari orang tua. DNA terdapat pada inti sel di dalam struktur kromosom dan pada mitokondria.

DNA mengandung 3 komponen utama, yaitu gula deoksiribosa, fosfat, dan basa nitrogen yang terdiri atas adenin, timin, guanin, sitosin.

Untuk mempermudah kita memahami seperti apa DNA, coba Anda pikirkan sebuah kalimat. Kalimat tersebut disusun dari beberapa kata. Dan setiap kata dibentuk dari beberapa abjad. Dapat dikatakan, abjad adalah unsur dasar dari banyak bahasa. Prinsip yang serupa juga bisa diterapkan pada DNA. Pada tingkat molekuler, “abjad” utama disediakan oleh DNA. Yang menakjubkan adalah bahwa “abjad” ini hanya terdiri dariempat huruf yaitu A, C, G, dan T, yang merupakan lambang basa kimia adenin, sitosin (cytosine), guanin, dan timin. Senyawa ini membentuk ikatan yang eksklusif, di mana adenin akan selalu berpasangan dengan timin dan guanin akan selalu berpasangan dengan sitosin.

Setiap manusia memiliki 23 pasang kromosom yang terdiri dari 22 pasangkromosom somatik dan 1 pasang kromosom penentu jenis kelamin. KromosomXX menentukan seseorang dengan jenis kelamin wanita dan XY untuk seseorang yang berjenis kelamin laki-laki. Kromosom ini didapat dari orang tua, separuh dari ibu dan separuh lagi dari ayah.

Fungsi DNA

Fungsinya sebagai cetak biru yang berfungsi sebagai pemberi kode untuktiap manusia seperti untuk warna rambut, bentuk mata, bentuk wajah, warna kulit, dan lainnya. Pengenalan tentang struktur DNA diperkenalkan oleh Francis Crick, ilmuwan asal Inggris dan James Watson asal Amerika Serikat pada tahun 1953. Berikut fungsi DNA :

1. DNA adalah bahan genetik dalam organisme eukariotik lainnya, yanghadir dalam bentuk kromosom linier, melingkar pada prokaryota.

2. Informasi genetik yang dibawa oleh DNA pada urutan yang dikenalsebagai gen.

3. Melakukan replikasi dengan mengarahkan pembuatan salinan dirinya sendiri.

4. Melakukan mutasi (perubahan kimia) dan memindahkan perubahan perubahan tersebut kepada generasi berikutnya.

5. Menyimpan informasi yang menentukan sifat-sifat sel dan mahluk hidup.

6. Menggunakan informasi yang disimpannya untuk melangsungkan sintesis protein struktural dan protein pengatur esensial untuk kerja sel atau mahluk hidup.

Struktur DNATeori struktur DNA berhasil dianalisis oleh Erwin Chargaff

(1949) menggunakan teknik kromatografi (Kromatografi adalah suatuteknik pemisahan molekul berdasarkan perbedaan pola pergerakan antarafase gerak dan fase diam untuk memisahkan komponen (berupa molekul)yang berada pada larutan. Molekul yang terlarut dalam fase gerak, akanmelewati kolom yang merupakan fase diam. Molekul yang memiliki ikatanyang kuat dengan kolom akan cenderung bergerak lebih lambat dibandingmolekul yang berikatan lemah.)

 Ia menemukan bahwa jumlah kandungan adenin sama dengan timinsedangkan guanin sama dengan sitosin.

    Hasil penemuan tersebut menghasilkan suatu aturan yang dinamakanaturan Chargaff yang menyatakan bahwa :a.         Jumlah A, T, G, dan S dalam DNA bervariasi dari spesies kespesies.b.         Untuk setiap spesies A=T dan G=S

Struktur DNA terdiriatas dua utas benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk heliks ganda(double helix). Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atasrangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas :

         Diameter heliks    : 2 nm         Jarak setiap pasang basa   : 0,34nm

         Jarak setiap pilinan penuh heliksganda   : 3,4 nm

         Pola pasangan basa : A = T, G = S         Basa C sama dengan S, yaitu sitosin

Gugusan gula deoksiribosa Gugusan  fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula.

Gambar 1. Perbedaan Ribose dan Deoksiribose

Sesuai dengan namanya, DNA, Deoxyribose Nucleic Acid. Penyusunutama DNA adalah gula ribose yang kehilangan satu atom oksigen(deoksiribose). Perhatikan gambar di atas, pada deoksiribose, satuatom oksigen pada salah satu atom C ribose hilang. Tiap pita/rantaidouble helix terbuat dari unit-unit berulang yang disebut nukleotida.Satu nukleotida terdiri dari tiga gugus fungsi; satu gula ribose,triphosphate, dan satu basa nitrogen.

Gambar 2. NukleotidaSatu hal yang perlu diingat adalah posisi triphosphate dan basa

nitrogen yang terikat pada ribosa. Gugus triphosphat terikat pada atomC no 5′ dari ribosa (Lihat gambar di samping). Gugus triphosphate inihanya dimiliki oleh nukleotida bebas. Sedangkan nukleotida yangterikat pada rantai DNA kehilangan dua dari gugus phosphate ini,sehingga hanya satu phosphate yang masih tertinggal.Ketika nukleotida bergabung menjadi DNA, nukleotida-nukleotidatersebut dihubungkan oleh ikatan phosphodiester. Ikatan kovalen yangterjadi antara gugus phosphate pada satu nukleotida, dengan gugus OH

pada nukleotida lainnya. Sehingga setiap rantai DNA akan mempunyai‘backbone’ phosphate-ribosa-phosphate-ribosa-phosphate. Danseterusnya..

   Gambar 3. Struktur DNA Sederhana

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ‘backbone’ DNA akanmempunyai ujung 5′ (dengan phosphate bebas yang terikat), dan ujung 3′(dengan gugus OH bebas). Pada gambar tersebut, tiap-tiap nukleotidadibuat berbeda warna agar lebih jelas.Pada struktur DNA, gula ribosa dan gugus phosphate yang terikat adalahsama. Yang berbeda hanyalah pada basa nitrogen. Jadi sebetulnyaperbedaan disebabkan oleh variasi susunan dari basa-basa nitrogen yangterdapat pada rantai DNA. Ada empat macam basa nitrogen. Adenin,Cytosine, Guainne, dan Thymine.

 Gambar 4. Basa Nitrogen

DNA dapatmengalamikerusakan, biasadisebut mutasi.Zat yangmenyebabkankerusakan padaDNA disebutmutagen, yangakan merubahsusunan danketeraturan dariDNA. Mutagen bisaberupa oksidatorkuat, alkylatingagen, dan jugaradiasi

elektromagnetikseperti sinar UV,dan sinar X. Tipekerusakantergantung darijenis mutagen.Makhluk hidup yangmengalami mutasibisa mengalamikematian dan bisajuga bertahanhidup, yang biasadikenal denganistilah mutan.

Gambar 5. Struktur DNA Double Helix

Replikasi DNA

Deoxyribonucleic acid atau sering disebut DNA merupakan sebuahmateri pembawa informasi genetik. Pada sel prokariotik, DNA berada

pada sitoplasma. Sedangkan pada sel eukariotik, DNA terdapat pada intisel dan sebagian pada mitokondria. DNA selalu mengalami replikasi.Replikasi DNA merupakan sebuah proses penggandaan DNA dari sebuah sel.Dengan adanya replikasi DNA inilah yang menyebabkan semua organismedapat terus bertumbuh karena replikasi DNA diperlukan untuk pembelahanatau memperbanyak sel.

Berikut ini saya akan mencoba menjelaskan tahap-tahap dalamreplikasi DNA. Sebelum mempelajari tahap-tahap replikasi DNA, adabaiknya kita mengetahui terlebih dahulu protein atau enzim-enzim apasaja yang berperan dalam proses replikasi DNA.

Enzim Helikase Enzim helikase terbentuk dari 6 protein yang tersusun membentuk cincindan berfungsi untuk membuka untai ganda dari DNA (double strand)menjadi untai tunggal (single strand).

Enzim LigaseEnzim ini berperan dalam menyambung atau menggabungkan antara potonganDNA yang telah disintesis agar menjadi rantai DNA yang panjang danberkesinambungan.

SSBs (Single Strand Binding Protein)SSBs merupakan tetramers (protein dengan 4 sub unit - tetrametric)yang melapisi DNA beruntai tunggal. Hal ini untuk mencegah untai DNAreannealing membentuk DNA beruntai ganda.

PrimasePrimase adalah RNA polimerase yang mensintesis primer RNA pendek yangdiperlukan untuk memulai proses replikasi untai. 

DNA polimeraseDNA polimerase merupakan enzim berbentuk tangan yang menguntainukleotida bersama untuk membentuk sebuah untai DNA.

Sliding clampSliding clamp merupakan protein aksesori yang membantu "memegang" ataumenahan DNA polimerase pada untai DNA selama replikasi.

RNase HRNase H menghilangkan primer RNA yang sebelumnya digunakan untuksintesis untai DNA. Berikut ini adalah ringkasan dari tahapan replikasi DNA.

1. InisiasiTahap pertama replikasi DNA adalah pemutusan ikatan basa nitrogen

untuk membuka rantai ganda DNA menggunakan enzim Helicase. Titikinisiasi dimana pemisahan dimulai disebut “origin of replication”.Struktur ini disebut dengan “Replication Fork”. Strand yang telahterpisah kemudian diikat oleh SSB protein untuk mencegah strand DNAmenyatu kembali.

Inisiasi

2. Elongasi Pada leading strand (5'-3')

Elongasi

RNA polymerase mensistesis RNA primer. RNA primer diperlukankarena DNA polymerase hanya dapat memperpanjang nukleotida. KemudianDNA polymerase mulai mensintesis untai DNA dengan memperpanjang RNAprimer dengan arah 5’ ke 3’.

Pada lagging strand (3'-5')Karena DNA polymerase hanya dapat mendintesis DNA dengan arah 5’-

3’ maka RNA polymerase mensisntesis RNA Primer yang diperlukan untukmemulai proses replikasi strand. Nukleotida RNA merupakan sebuahprimer (starters) untuk mengikat nukleotida DNA. Kemudia RNA primasediperpanjang oleh DNA polymerase untuk membentuk okazaki fragment. 

RNA primer akan dihilangkan dengan RNAse H sehingga DNApolymerase menyambung kembali bagian RNA peimer yang hilang. KemudianUntuk menyambung okazaki fragment digunakan DNA ligase.

3. TerminasiReplikasi akan berhenti ketika DNA polymerase mencapai akhir

strand. Replikasi DNA tidak akan berakhir sebelum dilakukan  mekanismeperbaikan kemungkinan  eror yang terjadi selama relikasi. Enzimseperti nuclease inilah yang menghapus nukleotida yang salah yangkemudian diisi kembali dengan DNA polymerase.

Daftar Pustaka

http://www.academia.edu/7350185/Makalah_Sel_DNA http://wonderfullygift.blogspot.co.id/2014/07/replikasi-dna-deoxyribonucleic-acid.htmlhttps://erickbio.wordpress.com/2011/10/02/mekanisme-replikasi-dna/http://sarahbolobolo.blogspot.co.id/2012/06/pengertian-dna-lengkap.htmlhttps://mutiabacon.wordpress.com/2014/05/21/makalah-dna/