Mengenal DNA dan Sejarah Penemuannya

BAB 1

       1.1 PENDAHULUAN

DNA merupakan bahan genetik yang harus disampaikan kepada generasi berikutnya. Terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula 5-karbon (deoksiribosa) dan basa nitrogen. DNA akan mengalami proses perbanyakan sebagai salah satu tahapan sangat penting dalam proses pertumbuhan sel. Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA oleh enzim Helikase. Enzim Helikase adalah enzim yang berfungsi membuka heliks ganda pada cabang replikasi serta memisahkan kedua untai lama. Sintesis DNA berlangsung dengan orientasi 5’-Pà 3’-OH. Ada tiga jenis protein/enzim yang berperan dalam sintesis DNA, yaitu DNA Polimerase yang mengkatalisis proses polimerasasi nukleotida menjadi untaian DNA. Menurut Yuwono (2008), pada jasad prokariotik terdapat 3 macam DNA Polimerase, yaitu DNA Polimerase I, DNA Polimerase II, dan DNA Polimerase III. Pada jasad eukariotik terdapat 5 macam DNA Polimerase, yaitu DNA Polimerase α, DNA Polimerase β, DNA Polimerase γ, DNA Polimerase δ dan DNA Polimerase ε. Sedangkan DNA Ligase, yaitu suatu enzim yang berfungsi untuk menyambung fragmen-fragmen DNA dimana ligase mengkatalisis penyatuan dua molekul yang berpasangan dengan pemecahan ikatan pirofosfat dalam ATP atau trifosfat serupa dan DNA Primase bertugas mengkatalisis sintesis primer untuk memulai replikasi DNA.

Kesalahan dalam menggabungkan basa dapat saja terjadi. DNA Polimerase I dan III mengandung aktivitas eksonuklease 3’-5’ yang berfungsi untuk mengoreksi kesalahan-kesalahan tersebut. Nukleotida yang tergabung secara tidak tepat dilepaskan sebelum rantainya tumbuh lebih panjang. DNA juga dapat mengalami kerusakan yang disebabkan oleh beberapa zat termasuk radiasi ultraviolet, radiasi pengionan dan berbagai macam bahan kimia. Kerusakan molekul seperti itu dapat menyebabkan kerusakan bahkan kematian pada makhluk hidup

DNA sebagai materi genetic yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia dan selalu melakukan kopi DNA. Perubahan struktur DNA ini disebut mutasi DNA yang dapat terjadi pada saat proses replikasi DNA. Untuk menstabilkan hal tersebut maka DNA memiliki kemampuan untuk memperbaiki (repair) kesalahan yang terjadi pada dirinya sendiri. Jika mutasi DNA yang terjadi cukup banyak dan DNA tidak sempat untuk memperbaiki (repair) dirinya sendiri maka akan terjadi kelainan ekspresi genetic bahkan menyebabkan terjadinya penyakit genetik. Konsumsi makanan yang bergizi serta istirahat yang cukup memungkinkan tubuh untuk dapat melakukan repair DNA.

DNA repair merupakan suatu mekanisme perbaikan DNA yang mengalami kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang tidak normal, radiasi dengan sinar UV, radiasi ion, radiasi dengan bahan kimia, atau karena adanya kesalahan dalam replikasi DNA. Mekanisme perbaikan yang terdapat ditingkat selular secara garis besar disesuaikan dengan jenis kerusakan yang tentu saja terkait erat dengan jenis factor penyebabnya. Sel-sel menggunakan mekanisme-mekanisme perbaikan DNA untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan pada sekuens basa molekul DNA. Kesalahan dapat terjadi saat aktivitas selular normal, ataupun dinduksi. DNA merupakan sasaran untuk berbagai kerusakan: baik eksternal agent maupun secara spontan. 

BAB II

2.1 Sejarah Penemuan DNA

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

2.2 Mengungkap Rahasia Reparasi DNA

Thomas Carell dan Eva Bürckstümmer di Ludwig Maximillan University of Munich, Jerman, telah membuat rantai-rantai DNA pendek yang mengandung lesi (cacat/luka). Carell menjelaskan bahwa ini adalah kunci untuk memahami reparasi DNA. "Sejauh ini, semua penelitian yang dilakukan terhadap proses yang membingungkan ini dihambat oleh kurangnya DNA yang mengandung lesi-lesi ini," paparnya.

Lesi-lesi yang terdapat pada DNA ini analog dengan lesi yang timbul apabila sinar UV mengenai DNA yang tersimpan dalam spora seperti spora bakteri Bacillus. Di alam, spora-spora ini bisa menjadi tidak aktif (dorman) selama bertahun-tahun, dengan menyimpan DNA, tetapi kemudian hidup kembali, papar Carell. Bagaimana spora menyimpan DNA dan bagaimana reparasi lesi terjadi adalah pertanyaan-pertanyaan yang ingin dijawab oleh dua peneliti Jerman ini.

Carell dan Bürckstümmer membuat rantai-rantai DNA mereka dengan mensintesis dua isomer dari sebuah analog lesi dinukleotida dan memasukkannya ke dalam DNA. Mereka menemukan bahwa salah satu DNA lebih stabil dibanding yang lainnya, sehingga menandakan bahwa lesi alami bisa memiliki struktur yang mirip dengan analognya dalam DNA yang lebih stabil. Carell menyebutkan bahwa analog-analog lesi yang serupa adalah substrat untuk enzim reparasi DNA spora sehingga rantai-rantai DNA yang baru bisa membantu dalam meneliti lebih lanjut tentang mekanisme enzim ini.

Glen Burley, seorang ahli di bidang nanoteknologi DNA di Universitas Leicester, Inggris, mengatakan bahwa penelitian ini menarik karena menemukan sebuah metode untuk meneliti bagaimana spora bakteri mereparasi DNA yang rusak. "Mekanisme yang terlibat perlu segera diketahui karena proses kerusakan DNA pada spora berbeda dengan yang terjadi pada mamalia," kata dia. "Metode-metode ini kemungkinan akan membuka pemahaman yang lebih besar tentang bagaimana spora bisa bertahan hidup selama periode waktu yang lama dan pada kondisi-kondisi yang tidak cocok – misalnya pada sumber mata air panas atau dibawah keterpaparan sinar UV."

Carell menjelaskan bahwa walaupun proses reparasi pada spora berbeda, tetapi fenomena pengenalan lesi oleh enzim bersifat umum. "Enzim-enzim seperti ini juga bekerja dalam sel-sel kita," kata dia, "sehingga pemahaman yang lebih mendalam tentang kelompok enzim yang membingungkan ini diperlukan." Carell menambahkan bahwa dia tertarik dalam mempelajari lebih banyak tentang kegagalan-kegagalan proses reparasi. "Kegagalan-kegagalan reparasi DNA ini bertanggungjawab untuk terjadinya mutasi yang selanjutnya mengarah pada situasi seluler berbahaya yang bisa menghasilkan kanker," ungkapnya.

DAFTAR PUSTAKA

http://id.shvoong.com/medicine-and-health/genetics/2077854-dna-repair perbaikan-dna/

http://kamriantiramli.wordpress.com/2011/04/26/

http://www.rsc.org/chemistryworld/

Amstrong, F, B,.2001. Buku ajar biokimia edisi 3. Alih bahasa dr. RF. Maulany, MSc. Penerbit EGC: Jakarta.

        Anonim, http://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair

Campbell, N, A,. 2002. Biologi. Alih bahasa Rahayu lestari (et.al). Erlangga: Jakarta

        Murray, R.K., [et.al]. 2003. Biokimia Harper Edisi 25. Jakarta : EGC.

Soemiaty, A, M,. 1989. Pedoman Kuliah Biologi Sel, PAU-Bioteknologi,  Universitas Gadjah Mada: Yogyakarta

        Yuwono, T., 2008. Biologi Molekuler. Erlangga: Jakarta

(www.wikipedia.org/wiki/DNA_repair).

Read More

DNA (deoxyribonucleic acid)

DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik.
Struktur DNA
Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick.DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang, tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
- basa nitrogen yang terdiri golongan purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
- gugus fosfat
Berikut susunan struktur kimia komponen penyusun DNA :
Baik purin ataupun pirimidin yang berkaitan dengan deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau deoksiribonukleosida yang merupakan prekursor elementer untuk sintesis DNA.Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat.DNA tersusun dari empat jenis monomer nukleotida.
Keempat basa nitrogen nukleotida di dalam DNA tidak berjumlah sama rata.Akan tetapi, pada setiap molekul DNA, jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T).Demikian pula jumlah guanin (G) dengan sitisin(C) selalu sama.Fenomena ini dinamakan ketentuan Chargaff.Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T) dan membentuk dua ikatan hidrogen (A=T), sedagkan sitosin (C) selalu berpasangan dengan guanin (G) dan membentuk 3 ikatan hirogen (C = G).
Stabilitas DNA heliks ganda ditentukan oleh susunan basa dan ikatan hidrogen yang terbentuk sepanjang rantai tersebut.karean perubahan jumlah hidrogen ini, tidak mengehrankan bahwa ikatan C=G memerlukan tenaga yang lebih besar untuk memisahkannya.
DNA merupakan makromolekul yang struktur primernya adalah polinukleotida rantai rangkap berpilin.Sturktur ini diibaratkan sebagai sebuah tangga.Anak tangganya adalah susunan basa nitrogen, dengan ikatan A-T dan G-C.Kedua “tulang punggung tangganya” adalah gula ribosa.Antara mononukleotida satu dengan yang lainnya berhubungan secara kimia melalui ikatan fosfodiester.
DNA heliks ganda yang panjangnya juga memiliki suatu polaritas.Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain.Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antipararel.Jika digambarkan sebagai berikut :
Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA.Saat suatu sel membelah secara mitosis, tiap-tiap sel hasila pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya.Dengan demikian, DNA harus secara tepat direplikasi sebelum pembelahan dimulai.Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama.Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan.Kemungkinan terjadinya replikasi dapat melalui tiga model.
Model pertama adalah model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.
Model kedua disebut model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.
Berikut adalah gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA :
Dari ketiga model replikasi tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses replikasi DNA.Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organisme prokariot maupun eukariot.Perbedaan replikasi antara organisme prokariot dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA.Pada organisme eukariot, peristiwa replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintsis dalam siklus pembelahan sel.
-RNA
RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik.RNA sebagai penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus.RNA sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein.RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain.
Struktur RNA
RNA merupakan rantai tungga polinukleotida.Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu :
- 5 karbon
- basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
- gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida atau ribonukleotida.RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.
Tipe RNA
RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA ( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA ribosomal ).
RNAd
RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA.RNAd membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom (di sitoplasma).Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida.RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.Berikut gambarnya :
RNAr
RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
RNAt
RNAt merupakan RNA yang membawa asam amino satu per satu ke ribosom.Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga rangkaian baa pendek ( disebut antikodon ).Suatu asam amino akan melekat pada ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon.Pelekatan ini merupakan cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada RNAd.
Perbedaan antara DNA dan RNA
Berdasarkan penjelasan sebelumnya kita dapat menyimpulkan beberapa perbedaan antara DNA dengan RNA sebagai berikut :
- komponen :
Gula pada DNA deoksiribosa , sedangkan RNA adalah ribosa
Basa nitrogen : – purin — DNA adalah Adenin dan Guanin, pada RNA adalah Adenin dan Guanin
- Pirimidin — DNA adalah Timin dan sitosin, pada RNA adalah Urasil dan sitosin
- Bentuk : — DNA berbentuk rantai panjang , ganda, dan berpilin (double heliks)
— RNA berbentuk rantai pendek, tunggal, dan tidak berpilin
- Letak : — DNA terletak di dalam nukleus, kloroplas, mitokondria
– RNA terletak di dalam nukleus, sitoplasma, kloroplas, mitokondria
- Kadar : — DNA tetap
– RNA tidak tetap
A. Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.

B. Fungsi DNA

Fungsi utama DNA adalah sebagai pembawa sifat dari parental kepada keturunannya. Untuk dapat diturunkan, DNA harus melalui tahap replikasi. Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk.
Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
Diambil dari :
http://gurungeblog.wordpress.com/2008/11/14/mengenal-dna-dan-rna/#more-260
http://infosehat7.blogspot.com/2009/07/perbedaan-rna-dan-dna.html

Read More

Biologi Sel

PENDAHULUAN

Sel merupakan penyusun makhluk hidup baik yang bersifat  uniseluler maupun  multiselur

TEORI SEL

Sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke

§  Scleiden dan  Se lSchwan : sel merupakan kesatuan strukturan

§  Max  Schultze                   : sel merupakan kesatuan fungsional

§  Johanes Purkinje               : memberikan istilah protoplasma untuk bahan embrional dan telur

§  Felik Duhardin                  : bagian cair dari sel (sitoplasma) merupakan bagian terpenting dari sel

§  Rudolp Virchow               : “Omnis Cellula ex Cellula” Sel merupakan kesatuan reproduksi

§  Rene Duhrochet                : sel merupakan kesatuan pertumbuhan makhluk hidup

§  Edmun B. Wilson             : sel merupakan kesatuan hereditas

FUNGSI SEL

Berhubungan dengan proses respirasi, ekskresi, transportasi, sintetis, reproduksi, sekresi dan respon terhadap rangsang serta menurunkan sifat genetic dari generasi ke generasi.

MACAM SEL

1.      Prokariotik : tidak memiliki  dinding inti / karioteka

Contoh       : Golongan monera yaitu  bakteri dan alga biru (Cyanophyta)

2.      Eukariotik  : memiliki membran inti / karioteka

Contoh       : kingdom animalia, plantae, protozoa, jamur

PERSAMAAN SEL HEWAN DAN SEL TUMBUHAN

1.      Membran Plasma

Fungsi membran berkaitan dengan molekul penyusun yaitu lipid, protein dan karbohidrat

1)      Lipid berfungsi untuk menstabilkan kesatuan fisik membran plasma sehingga dapat menjadi penghalang yang efektif bagi lalu lintas materi hidrofilik.

2)      Protein berfungsi sebagai enzim (biokabelisator) dan saluran tempat lewatnya berbagai materi pada membrane plasma.

3)      Karbohidrat berfungsi antara lain

-  glikolipid      : sebagai sinyal pengenal untuk interaksi antar sel

-  glikoprotein : sebagai ikatan antar sel

2.      Inti sel,

Fungsi :

1.      Mengendalikan proses berlangsungnya metabolisme di dalam sel

2.      Menyimpan informasi genetik dalam bentuk DNA

3.      Mengatur kapan dan dimana ekspresi gen-gen harus dimulai, dijalankan dan di akhiri

4.      Tempat terjadinya replikasi dan transkripsi

3.      Sitoplasma

Fungsi :

1.      Berlangsungnya  metabolisme sitolisik

2.      Tempat penyimpanan zat/bahan kimia untuk metabolisme

3.      Fasilitator agar organel tertentu di dalam sel dapat bergerak

4.      Sitokeleton

Fungsi :

1.      Sebagai rangka sel

2.      Pengatur gerakan sel

3.      Pengatur gerakan kromosom

5.      Ribosom

Fungsi : Sintesis protein

6.      Badan golgi

Fungsi : memroses protein dan molekul lain yang akan dibawa keluar sel

7.      Lisosom

Fungsi : mencerna secara intraseluler dan merusak sel-sel asing

8.      Peroksisom

Fungsi : Merombak H₂O₂ yang bersifat racun bagi sel

9.      Mitokondria

Fungsi : Tempat terjadinya respirasi seluler yang menghasilkan ATP

PERBEDAAN SEL TUMBUHAN DAN HEWAN

Sel Tumbuhan	Sel Hewan
1.      Mempunyai dinding sel 2.      Mempunyai vakuola berukuran besar 3.      Mempunyai plastida (kloroplas, kromoplas dan leikoplas) 4.      Tidak mempunyai sentriol 5.      Tidak mempunyai lisosom 6.      Mitokondria sedikit 7.      Timbunan makanan umumnya berupa pati atau amilum	1.      Tidak mempunyai dinding sel 2.      Mempunyai vakuola berukuran kecil 3.      Tidak mempunyai plastida 4.      Mempunyai sentriol 5.      Mempunyai lisosom 6.      Jumlah mitokondria lebih banyak 7.      Timbunan zat makanan umumnya berupa lemak dan glikogen

Oleh : Heru Setiawan, SKM., M.Biomedik

Read More

Sidik Jari DNA (The Genetic Fingerprint) Metode RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms)

PENDAHULUAN

            A.      Latar Belakang

Pada situasi pelacakan forensik konvensional buntu, akibat ciri biometri rusak, pelacakan dengan tes DNA masih dapat diharapkan membantu. Tes DNA juga dimanfaaftkan untuk melacak risiko penyakit keturunan. Ledakan bom di depan kedutaan Australia di Jakarta beberapa bulan lalu, mencuatkan tema tes DNA, untuk identifikasi jatidiri korban yang hancur.

Apa itu tes DNA? Mengapa tes ini begitu canggih, hingga dapat menentukan jatidiri korban ledakan bom yang sudah hancur ? Sejak awal abad ke-20 para ahli forensik atau pihak kepolisian menggunakan berbagai ciri khas pada manusia, yang disebut biometri sebagai sarana untuk identifikasi jatidiri. Yang paling populer dan merupakan standar forensik sejak lama, adalah identifikasi sidik jari. Sebab diketahui nyaris tidak ada yang sidik jarinya identik. Juga kembar identik biasanya memiliki sidik jari yang berbeda.

Selain metode identifikasi sidik jari juga dikembangkan metode identifikasi ciri biometri lainnya, misalnya dengan sidik retina mata, catatan susunan gigi, bentuk tengkorak kepala atau yang lainnya. Namun dalam kondisi tertentu metode identifikasi ciri biometri sulit diterapkan. Misalnya, untuk kasus korban ledakan bom atau jatuhnya pesawat terbang yang mengakibatkan tubuh korban hancur terpotong-potong. Atau juga dalam kasus kejahatan, misalnya pembunuhan yang tidak meninggalkan jejak atau tanda apa pun.

B.     Rekayasa Genetika

Sampai 20 tahun lalu memang amat sulit melakukan identifikasinya. Namun semua berobah ketika pada tanggal 10 September tahun 1984, Profesor Alec Jeffrey pakar genetika dari Universitas Leicester di Inggris mengumumkan penemuannya, yakni pelacakan jatidiri menggunakan sidik jari DNA. Pada saat itu, Alec Jeffrey sedang melakukan rangkaian penelitian genetika. Seperti diketahui, manusia tersusun dari sekitar 30 milyar kode genetika yang disebut Deoxyribo Nucleic Acid (DNA) yang merupakan rangkaian pasangan basa Thymin, Adenin, Guanin dan Cytosin. Setiap orang, memiliki ciri kode DNA yang berbeda. Ibaratnya sidik jari, maka sidik jari DNA ini juga bisa dibaca. Bentuknya berupa garis-garis yang mirip seperti bar-code di kemasan makanan atau minuman.

Dengan membandingkan kode garis-garis DNA itu dengan DNA anggota keluarga terdekatnya, jatidiri korban ledakan bom atau jatuhnya pesawat terbang yang hancur masih dapat dilacak. Misalnya dalam kasus korban ledakan bom, serpihan tubuh para korban yang sulit dikenali diambil sekuens genetikanya. Biasanya antara 30 sampai 100 sekuens rantai kode genetika. Kemudian dibandingkan dengan sekuens kode genetika keluarga terdekatnya, biasanya ayah atau saudara kandungnya. Jika nyaris identik dalam arti banyak sekali kode yang sama, maka jatidiri korban dapat dipastikan.

C.    Sampel DNA

Pengujian berbasis DNA dapat menjadi bukti positif bagi identitas seseorang. Pada pengujian genotip, seperti misalnya untuk golongan darah dan antigen lekosit, diperlukan sampel dalam jumlah banyak. Sebaliknya pada pengujian sidik jari DNA hanya dibutuhkan contoh jaringan tubuh yang mengandung DNA dalam jumlah sedikit saja.

Sampel analisa sidik jari DNA dapat berupa:

•       darah

•       kulit

•       rambut

•       sperma

D.  Teknik Sidik Jari DNA

RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphisms) adalah sebuah metode yang digunakan oleh ahli biologi molekuler untuk mengikuti urutan tertentu DNA seperti yang disampaikan kepada sel-sel lain Sebuah RFLP adalah urutan DNA yang memiliki pembatasan situs pada setiap ujungnya dengan "target" urutan di antara keduanya. Sebuah sekuens target adalah setiap segmen DNA yang mengikat untuk suatu penyelidikan dengan membentuk pasangan basa komplementer.

Sebuah probe urutan DNA beruntai tunggal yang telah ditandai dengan radioaktivitas atau enzim sehingga probe dapat dideteksi. Ketika pasangan basa probe ke target, penyelidik dapat mendeteksi mengikat ini dan tahu di mana urutan target adalah karena probe terdeteksi.

Sebagai contoh, mari kita ikuti RFLP tertentu yang ditetapkan oleh enzim restriksi EcoR I dan urutan target sebesar 20 basis

GCATGCATGCATGCATGCAT.

EcoR aku mengikat kepada pengakuan seuqence GAATTC dan memotong DNA beruntai ganda. Probe DNA di gunakan dalam analisis polimorfisme pembatasan panjang fragmen (RFLP-Restriction Fragment Length Polymorphisms), yang menjadi semakin berharga dalam prosedur medis,mengandalkan pada pendeteksian berbagai ukuran fragmen (Polymorphisms) yang di hasilkan ketika potongan DNA genomik yang mengandung suatu gen tertentu dan daerah analog yang mengandung alel mutan nya di belah oleh suatu enzim pembatas.

Elektroforesis gel, autoradiografi, dan probe DNA berlabel radio digunakan untuk mendeteksi dua fragmen berbeda. Protokol diagnostik ini sekarang di gunakan dengan berhasil untuk diagnosis prenatal dari anemia sel sabit, Fibrosis kistik, Korea Huntington, Distrofi Muskular Duchenne, dan penyakit ginjal polikistik dewasa. Karena tidak ada dua genom manusia yang memiliki rangkaian basa yang identik. Maka RFLP dewasa ini di gunakan oleh pengetahuan kedokteran kehakiman untuk mendapatkan sidik jari DNA manusia, dimana tidak ada dua sidik jari yang sama. Dengan demikian,karena setiap sidik jari DNA manusia adalah unik,maka RFLP terbukti merupakan alat penyelidikan yang kuat untuk membantu petugas hukum dalam menyelesaikan masalah kejahatan.

Untuk menghitung jarak genetik antara untuk lokus, Anda harus mampu mengamati rekombinasi. Secara tradisional, ini dilakukan dengan mengamati fenotipe, tetapi dengan analisis RFLP, adalah mungkin untuk mengukur jarak genetis antara dua lokus RFLP apakah mereka merupakan bagian dari gen atau tidak.

Deteksi RFLP dilakukan berdasarkan pada adanya kemungkinan untuk membandingkan profil pita-pita yang di hasilkan setelah di lakukan pemotongan dengan enzim restriksi terhadap DNA target atau dari individu yang berbeda. Berbagai mutasi yang terjadi pada suatu organisme mempengaruhi molekul DNA dengan berbagai cara,menghasilkan fragmen-fragmen dengan panjang yang berbeda.

Aplikasi tekhnik RFLP biasa di gunakan untuk mendeteksi diversitas genetic,hubungan kekerabatan,sejarah domestikasi,asal dan evolusi suatu spesies,genetic drift dan seleksi,pemetaan keseluruhan genom,tagging gen,mengisolasi gen-gen yang berguna dari spesies liar, mengkonstruksi perpustakaan DNA. Restriction Fragment Length polymorphism (RFLP) merupakan penanda molekul yang pertama kali ditemukan dan digunakan. Penggunaannya dimungkinkan semenjak orang menemukan enzim endonuklease restriksi (RE), suatu kelas enzim yang mampu mengenal dan memotong seurutan pendek basa DNA (biasanya 4-6 urutan basa). Enzim ini dihasilkan oleh bakteri dan dinamakan menurut spesies bakteri yang menghasilkannya.

Contoh:
EcoRI adalah enzim RE yang dihasilkan dari bakteri Escherichia coli strain RI (baca: R satu)

BamHIII diperoleh dari bakteri Bacillus americanus strain HIII (H tiga).

RFLP bersifat kodominan dan cukup berlimpah serta polimorfik. Penanda ini juga mudah dipetakan dalam peta genetik dan bersifat stabil. Kelemahannya, penanda ini memerlukan DNA dalam jumlah besar, lama (memerlukan waktu tiga hari), serta melibatkan penggunaan pelabelan isotop radioaktif (meskipun kini telah ditemukan teknik tanpa radioaktif).

Analisis Restriction fragment length polymorphism (RFLP) adalah salah satu teknik pertama yang secara luas digunakan untuk mendeteksi variasi pada tingkat sekuen DNA. Deteksi RFLP dilakukan berdasar pada adanya kemungkinan untuk membandingkan profil pitapita Yang dihasilkan setelah dilakukan pemotongan dengan enzim restriksi terhadap DNA target/dari individu yang berbeda. Berbagai mutasi yang terjadi pada suatu organism mempengaruhi molekul DNA dengan berbagai cara, menghasilkan fragmenfragmen dengan panjang yang berbeda. Perbedaan panjang fragmen ini dapat dilihat setelahdilakukan elektroforesis pada gel, hibridisasi dan visualisasi.

Aplikasi teknik RFLP biasa digunakan untuk mendeteksi diversitas genetic, hubungan kekerabatan, sejarah domestikasi, asal dan evolusi suatu spesies, genetic drift dan seleksi, pemetaan keseluruhan genom, tagging gen, mengisolasi gengen yang berguna dari spesies liar,mengkonstruksi perpustakaan DNA.

E.     Prosedur Teknik RFLP

          •       Teknik ini diawali dengan mengekstrasi sekuens DNA dari sel.

          •       Selanjutnya untaian DNA hasil ekstrasi dipotong potong dengan menggunakan enzim restriksi.  

          •       Potongan DNA ini diproses pada gel agarose dengan menggunakan teknik elektroforesis untuk  

                memisahkan fragmen DNA berdasarkan berat molekulnya dengan menggunakan arus listrik. 

         •       Gel hasil elektroforesis selanjutnya ditransfer ke membran nilon dengan menggunakan teknik    

                bloting.  Selanjutnya radioaktif probe ditambahkan untuk menggandeng potongan DNA yang 

                sesuai  dan memindahkannya ke membran nilon.

        •       Dengan melakukan pemotretan membran (membubuhkan bahan pewarna atau unsur radioaktif) 

               pola garis-garis sidik jari DNA yang terbentuk dapat divisualisasikan dan dianalisa 

               kecocokannya.

BAB II

PENGGUNAAN SIDIK JARI DNA

Setelah Sir Alec Jeffrey memperkenalkan metode sidik jari genetika itu, banyak pihak menggunakannya untuk kepentingan masing-masing. Akan tetapi, memang yang terutama memanfaatkan sidik jari genetika, adalah pihak kepolisian. Sejak akhir tahun 80-an, di sejumlah negara maju dikembangkan apa yang disebut bank data sidik jari genetika. Terutama yang disimpan di sana, adalah data dari para penjahat atau mereka yang pernah dihukum. Tujuannya tentu saja untuk memastikan dengan tepat, dugaan atau tersangka pelaku dalam tindak kejahatan. Seperti juga metode pencocokan sidik jari, metode tes DNA terbukti dapat melacak pelaku kejahatan.

A.    Forensik Non-Konvensional

Pelacakan menggunakan sidik jari genetika, biasanya diterapkan jika pelaku kejahatan tidak meninggalkan jejak forensik konvensional, seperti sidik jari. Tentu saja pelacakan kejahatan semacam ini, tidak semudah seperti dalam film. Namun jelas amat membantu menemukan pelaku kejahatan. Misalnya sebuah kasus pembunuhan di kota Koeln di Jerman, pelakunya dapat terungkap 12 tahun kemudian, setelah polisi menerapkan tes DNA. Pakar biologi forensik dari Jerman, Mark Benecke mengatakan, kejahatan selalu meninggalkan jejak, sekecil apa pun.

Jika metode pelacakan konvensional selalu mencari jejak yang nyata, pelacakan dengan tes DNA cukup dengan jejak kecil atau jejak mikro. Pelaku pembunuhan di kota Koeln di Jerman itu tertangkap karena di kuku jari korban yang melawan dan meronta, terdapat jejak kulit pelaku. Prosedur yang memakan waktu dan sulit, adalah untuk menyamakan kode sidik jari genetika yang ditemukan, dengan data di bank data genetika. Untunglah dengan peralatan komputer yang semakin canggih, prosedur identifikasi dan perbandingan dapat dipercepat.

B.     Diagnosis Risiko

Tentu saja sidik jari genetika ini, tidak hanya berguna bagi pihak kepolisian. Terutama juga kalangan kedokteran memetik banyak manfaat. Seperti untuk mendiagnosis kelainan genetika yang diturunkan pada bayi yang baru dilahirkan di rumah sakit. Penyakit keturunan yang dilacak, antara lain hempofilia, penyakit Huntington, cystic fibrosis, alzheimer, anemia sel sabit atau thalasemia.

Dengan deteksi dini adanya penyakit keturunan semacam itu, para dokter, perawat dan orang tua bayi dapat mengantisipasi dan mengambil tindakan yang tepat. Juga, para dokter seringkali menggunakan data sidik jari genetika ini, untuk memberikan konsultasi kepada calon orang tua, yang anaknya memiliki risiko mendapat penyakit keturunan.

Juga sidik jari DNA dapat digunakan untuk menentukan ayah biologis seorang bayi. Terdapat banyak kasus, seperti sengketa dalam rumah tangga akibat keraguan menyangkut siapa ayah biologis seorang bayi. Untuk itu juga dapat dilakukan tes identifikasi menggunakan sidik jari DNA. Caranya, dengan membandingkan sekuens DNA bayi dengan sekuens DNA orang-orang yang diduga ayah biologisnya. Tes DNA semacam ini, terutama di negara maju amat diperlukan untuk menetapkan vonis bagi perwalian anak, pembagian warisan, atau perkara hukum lainnya.

C.    Penyalahgunaan

Setelah menggambarkan keunggulannya pasti dipertanyakan bagaimana akurasinya? Apakah betul, tidak ada orang yang kode sidik jari genetiknya identik? Memang diakui, seperti juga pada metode forensik memanfaatkan sidik jari, terdapat kemungkinan kemiripan. Disebutkan, kemungkinan kemiripannya satu banding lima juta. Jadi hitungan matematikanya jika di Indonesia terdapat 200 juta penduduk ada kemungkinan kemiripan sidik jari genetika itu pada 40 orang.

Namun dalam melacak kejahatan atau untuk tujuan lain, polisi, pakar forensik atau pakar rekayasa genetika, memiliki metode yang terpercaya, yang dapat mereduksi kesalahan. Masalah lainnya yang dihadapi, justru datang dari ketakutan penyalahgunaan sidik jari genetika ini. Prof. Jeffrey mengakui bisa saja data basis genetika itu dimanfaatkan untuk merugikan seseorang, berdasarkan pelacakan asal-usul keturunan atau penyakitnya. Pihak asuransi, misalnya dapat menolak menanggung risiko akibat penyakit genetika. Atau sebuah kantor memecat pegawainya, gara-gara diketahui memiliki potensi penyakit keturunan.

D.    Kasus Pembunuhan di Rodman Dam tahun 1988 Pada bukan july 1987, dua orang remaja, yaitu Randall Scott Jones dan Cris Reesh pergi ke Rodman Dam,  yang merupakan tempat rekreasi di Florida USA.  Kedua remaja ini melakukan latihan menembak target  dengan menggunakan senapan berburu caliber 30/30. Pada saat mereka melintasi medan di wilayah tersebut, truk pick up mereka terperosok dalam pasir.  Seorang pemancing yang kebetulan melintas menyarankan agar kedua remaja ini untuk meminta tolong kepada pasangan yang ada dalam mobil pick up lain yang sedang parkir di dekat wilayah tersebut. Jones dan Reesh mendekati mobil tersebut dimana Kelly Lynn Perry dan pacarnya Mathhew Brock sedang tertidur.  Selanjutnya terjadi perdebatan antara Jones dan Reesh apakah mereka harus membangunkan pasangan ini dan meminta tolong untuk membantu menarik mobil mereka yang terporosok. Keesokan harinya ditemukan mayat Perry dan Brock di hutan dekat tempat rekreasi tersebut.  Polisi melakukan investigasi dan menemukan bahwa kedua korban  meninggal akibat tembakan jarak dekat  di belakang kepala dengan menggunakan peluru kabilber 30 dan menemukan pula bahwa Perry juga telah diperkosa dan mobil mereka dibawa kabur. Pada bulan Agustus, Jones berhasil ditanggap di Mississipi ketika sedang mengendari mobil pick up milik Brock.  Selanjutnya Reesh berhasil pula ditangkap pada hari berikutnya di Palatka, Florida, setelah Jones membuat pengakuan pada polisi bahwa mereka ada di tempat kejadian perkara di bulan July.  Kedua remaja ini dikenakan tuduhan pembunuhan dan kejahatan seksual. Para ahli forensik mengambil contoh sperma dari mayat Perry dan juga sampel darah dari kedua remaja tersangka ini dan selanjutnya dibandingkan dengan menggunakan teknik sidik jari DNA.  Hasil analisa menunjukkan bahwa sidik jari DNA Jones cocok dengan sidik jari DNA contoh sperma yang diambil dari mayat Perry.  Dengan menggunakan hasil perbandingan sidik jari DNA ini polisi berhasil melakukan rekronstruksi pembuhuhan tersebut. Ternyata tanpa membangunkan Perry dan Brock, Jones langsung menembak kepala keduanya dalam jarak dekat.  Selanjutnya mereka menyeret mayat keduanya ke hutan yang lokasinya berdekatan dengan tempat rekreasi.  Mereka selanjutnya menggunakan mobil korban untuk menarik mobil pick up mereka yang terperosok. Belakangan ternyata Jones kembali ke tempat kejadian perkara dan memindahkan mayat korban lebih jauh ke dalam hutan dan memperkosa Perry. E.     Keunikan Sidik Jari DNA Hasil analisa sidik jari DNA Jones memiliki keunikan.  Peluang orang lain di dunia ini yang memiliki kesamaan sidik jari DNA dengan Jones  adalah 1 dibandingkan dengan 9.390.000.000, yaitu sebanyak hampir 2 kali penduduk bumi ini.  Jadi secara teoritis, sidik jari DNA seseorang itu  sangat unik. Setelah mengungkapkan hasil analisa laboratorium para Jury hanya membutuhkan waktu selama 15 menit untuk sepakat bahwa Jones dan Reesh bersalah atas tuduhan kejahan pembunuhan dan pemerkosaan. Hakim menjatuhkan hukuman mati bagi Jones yang telah terbukti melakukan pembunuhan dan pemerkosaan.  Kasus ini merupakan tonggak sejarah baru bagi pengadilan di USA  karena untuk pertama kalinya dalam pengadilan digunakan  sidik jari DNA sebagai bukti. Bagaimana dengan nasib Reesh? Dia dihukum 6 tahun penjara dan 20 tahun hukuman kerja sosial akrena terlibat dalam membantu pembunuhan. Sumber :  DNA Learning Center, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor NY 11724 Prof. Ronny Rachman Noor, Ir, MRur.Sc, PhD Research and Community Services Institute - Bogor Agricultural University ronny_noor@yahoo.com

DAFTAR PUSTAKA

http://ripanimusyaffalab.blogspot.com/2010/01/diagnostik-molekuler-lanjutan.html

http://www.suaramerdeka.com/harian/0512/26/ragam2.htm

http://www.dikti.go.id/index.php?option=com_content&view=article&id=2146%3Amengenal-teknik-sidik-jari-dna&catid=159%3Aartikel-kontributor&Itemid=185

Read More