I.
PENDAHULUAN
A. Lata Latarr Bela Belaka kang ng Asam
nukleat
adalah
polinukleotida polinukleotida
yang
terdiri
dari
unit-unit
mononu mononukle kleoti otida, da, jika jika unit-u unit-uni nitt pemban pembangun gunny nya a dioksi dioksinuk nukleo leotid tida a maka maka asam asam nukl nuklea eatt itu itu dise disebu butt diok dioksi siri ribo bonu nukl klea eatt (DNA (DNA)) dan dan jika jika terd terdir irii dari dari unit unit-u -uni nitt mononukleotida mononukleotida disebut asam ribonukleat (RNA) (Eviana, ( Eviana, 2!")# $ada $ada hampir hampir semua semua organ organis isme, me, Deoxyribonucleid Deoxyribonucleid acid (DNA) (DNA) adalah adalah materi materi genetikny genetiknya, a, ke%uali ke%uali pada beberapa beberapa bakteriophage, bakteriophage, virus dan beberapa tanaman yang materi genetiknya berupa Ribonucleid acid (RNA)# DNA memiliki bent bentuk uk heli heli& & gand ganda a dari dari dua dua rant rantai ai anti antipa para rale lell yang yang memp mempun unya yaii seku sekuen en nukleotida yang berkomplementer# 'okasi basa saling berhadapan pada kedua rantai, adenin hanya berpasangan dengan timin, guanin hanya dengan sitosin# edangkan bentuk alami RNA adalah serat tunggal yang memiliki sekuen basa yang komplementer dengan DNA, namun basa timin pada DNA diganti menjadi urasil pada RNA (ujaya, 2*)# +erda +erdasar sarkan kan uraian uraian di atas, atas, maka maka dapat dapat diket diketah ahui ui bah baha a DNA DNA sebaga sebagaii tempat materi genetik dan RNA sebagai tempat sintesis protein# aka dari itu praktikum membuat model DNA dilakukan untuk memudahkan manusia memahaminya# B. Tujuan Tujuan dan Kegunaan Kegunaan Praktikum Praktikum .ujuan dari per%obaan ini adalah mengenalkan bagaimana struktur DNA dan menentukan jenis asam amino yang dibentuk berdasarkan kode-kode dari basa nitrogen# /egu /eguna naan an dari dari per% per%ob obaa aan n
ini ini
adal adalah ah
memb memban antu tu
maha mahasi sis sa a
untu untuk k
memahami struktur DNA dengan bantuan peraga model DNA yang telah dibuat#
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. DNA Era penemuan materi genetik telah dibuka oleh ies%her dengan menggunakan mikroskop sederhana, dia telah menetapkan baha bahan akti0 yang ada di dalam nukleus disebut sebagai nu%lein# $eneliti ini belum bisa menetapkan apakah nu%lein ini kromosom ataukah DNA# /romosom ditemukan pada aal abad ke !1 merupakan struktur seperti benang pada nukleus sel eukariot yang nampak pada saat sel mulai membelah# /romosom berjumlah diploid pada setiap selnya dan pada autosomal maupun seks-kromosom membaa gen-gen yang berpasangan ke%uali pada kromosom- (at%hiyah dan Arumingtyas, 23)#
4ambar !# Diagram skematik kromosom, gen dan struktur heliks DNA# (at%hiyah dan Arumingtyas, 23)# 4en adalah unit heriditas suatu organisme hidup# 4en ini dikode dalam material genetik organisme yang kita kenal sebagai molekul DNA atau RNA pada beberapa virus dan ekspresinya dipengaruhi oleh lingkungan internal atau eksternal seperti perkembangan 0isik atau perilaku dari organisme itu (at%hiyah dan Arumingtyas, 23)# olekul DNA membaa in0ormasi hereditas dari sel dan komponen protein (molekul-molekul histon) dari kromosom mempunyai 0ungsi penting dalam pengemasan dan pengontrolan molekul DNA yang sangat panjang sehingga
dapat muat didalam nu%leus dan mudah diakses ketika dibutuhkan# elama reproduksi, 5umlah kromosom yang haploid dan material genetik DNA hanya separuh
dari
masing-masing
parental
dan
disebut
sebgai
genom
(at%hiyah dan Arumingtyas, 23)# +ukti lebih lanjut baha DNA merupakan materi genetik berasal dari laboratorium ahli biokimia Erin 6harga00# aat itu sudah diketahui baha DNA merupakan polimer dari nukleotida-nukleotida yang masing-masing terdiri atas tiga komponen 7 basa nitrogen (mengandung nitrogen), gula pentosa yang disebut deoksiribosa dan gugus 0os0at# +asa nitrogen dapat berupa adenin (A), timin (.), guanin (4), dan sitosin (6)# 6harga00 menganalisis komposisi basa DNA dari beberapa organisme yang berbeda (6ampbell dkk, 28)# $ada tahun !1*, ia melaporkan baha komposisi dasar DNA berbedabeda dari satu spesies ke spesies lain# isalnya, ","9 nukleotida DNA manusia mengandung basa A, sedangkan DNA dari bakteri E. coli hanya mengandung 23,9 basa A# +ukti kenekaragaman molekular di antara spesies ini yang dahulu diduga tidak ada untuk DNA hal ini menjadikan DNA sebagai kandidat yang lebih sesuai untuk materi genetik (6ampbell dkk, 28)# 6harga00 menyadari keteraturan yang aneh pada rasio basa nukleotida dalam satu spesies# Dalam DNA masing-masing spesies yang diteliti, jumlah adenin kira-kira sama dengan jumlah timin, sedangkan jumlah guanin kira-kira sama dengan jumlah sitosin# /esamaan antara jumlah basa A dengan basa . serta jumlah basa 4 dengan basa 6 dalam spesies apapun dikenal sebagai aturan Chargaff (Chargaff’s rules)# Dasar dari aturan ini tetap tidak dapat dijelaskan hingga akhirnya heliks ganda ditemukan (6ampbell dkk, 28)# /etika mengunjungi laboratorium auri%e :ilkins, :atson melihat suatu %itra di0raksi sinar-; terhadap DNA yang dihasilkan oleh kolega :ilkins yang handal, Rosalin ranklin (6ampbell dkk, 28)#
4ambar 2# oto di0raksi sinar-; DNA buatan ranklin# (6ampbell dkk, 28) 6itra-%itra yang dihasilkan oleh kristalogra0i bukanlah gambar sungguhan dari molekul# +er%ak dan sumir yang terlihat pada gambar 2 dihasilkan oleh sinar-; yang didi0raksi (dibelokkan) saat meleati serat-serat berjejer DNA hasil puri0ikasi#
/ristalogra0er
menggunakan
persamaan
matematis
untuk
menerjemahkan pola-pola sema%am itu menjadi in0ormasi tentang bentuk tiga dimensi molekul, dan :atson tahu benar tipe-tipe pola yang dihasilkan oleh molekul heliks# $enelitian mendalam terhadap 0oto di0raksi sinar-; DNA oleh ranklin tidak hanya membuat :atson mengethui baha DNA berbentuk heliks#
4ambar "# =eliks ganda pada DNA# (6ampbel dkk, 28) B. Fungsi DNA ubstansi dasar nukleus adalah nukleoprotein yang dibangun oleh senyaa protein dan asam nukleat# Asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas adalah DNA dan RNA yang bertanggung jaab terhadap sintesis protein serta mengontrol si0at-si0at keturunan# Dengan demikian 0ungsi DNA yaitu (ugiharto, 2*) 7 !# embaa in0ormasi genetik 2# engontrol aktivitas baik langsung maupun tidak langsung "# +erperan dalam proses sintesis protein ># embentuk RNA . Struktur DNA Ada tiga struktur DNA yang dikenal selama ini# truktur-struktur
DNA
tersebut adalah sebagai berikut (/usuma, 2!) 7 !# truktur primer DNA tersusun dari monomer-monomer nukleotida# etiap nukleotida terdiri dari satu basa nitrogen berupa senyaa purin atau pirimidin, satu gula pentosa berupa 2?-deoksi-D-ribosa dalam bentuk 0uranosa dan
satu molekul 0os0at#
$enulisan urutan basa dimulai dari kiri yaitu ujung *? bebas (tidak terikat nukleotida lain) menuju ujung dengan gugus "? hidroksil bebas atau dengan arah *?
"?#
2# truktur sekunder alah satu si0at biokimia DNA yang menentukan 0ungsinya sebagai pembaa in0ormasi genetik adalah komposisi basa penyusun# $ada tahun !1>1!1*", Edin 6harga00 menggunakan metode kromatogra0i untuk pemisahan dan analisis kuantitati0 keempat basa DNA yang diisolasi dari berbagai organisme# /esimpulan yang diambil dari data yang terkumpul adalah 7
a# /omposisi basa DNA bervariasi antara spesies yang satu dengan spesies yang lain# b# ampel DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan pada spesies yang sama mempunyai komposisi basa yang sama# %# /omposisi DNA pada suatu spesies tidak berubah oleh perubahan usia, keadaan nutrisi maupun perubahan lingkungan# d# =ampir semua DNA yang diteliti mempunyai jumlah residu adenin yang sama dengan jumlah residu timin (A@.) dan jumlah residu guanin yang sama dengan jumlah residu sitosin (4@6) maka A4 @ 6. yang disebut aturan 6harrga00# e# DNA yang diekstraksi dari spesies-spesies dengan hubungan kekerabatan yang dekat mempunyai komposisi basa yang hampir sama# "# truktur tersier /ebanyakan DNA virus dan DNA mitokondria merupakan molekul lingkar# /on0ormasi ini terjadi karena kedua untai polinukleotida membentuk struktur tertutup yang tidak berujung# olekul DNA lingkar tertutup yang diisolasi dari bakteri, virus dan mitokondria seringkali berbentuk superkoil, selain itu DNA dapat berbentuk molekul linier dengan ujung-ujung rantai yang bebas#
4ambar ># truktur tersier (a)# kon0ormasi DNA sirkular (b)# kon0ormasi DNA linear (/usuma, 2!)# D. !e"likasi DNA Ada tiga jenis replikasi dari DNA (6ampbel dkk, 28) 7 !# odel konservati0 /edua unti induk menyatu lagi seteleha bertindak sebagai %etakan untuk untai-untai baru sehingga mengembalikan heliks ganda induk# 2# odel semikonsevarti0 /edua induk molekul memisah dan masing-masing ber0ungsi sebagai %etakan untuk sintesis untai baru komplementer# "# odel dispersi0 etiap untai pada kedua molekul anakan mengandung %ampuran
DNA sintesis yang lama dan baru# E. Sintesis Pr#tein intesis protein terjadi melalui dua tahap utama, yaitu transkripsi dan translasi# .ranskripsi merupakan proses penyalinan kode genetik dari DNA oleh mRNA, sedangkan translasi merupakan penerjemahan kode genetik pada mRNA oleh tRNA (/usuma, 2!)# intesis protein merupakan proses yang rumit dan memiliki pengaturan yang sangat kompleks serta berlangsung dalam ke%epatan yang tinggi# eskipun demikian, se%ara ringkas tahap-tahap dalam sintesis protein dapat dijelaskan sebagai berikut (/usuma, 2!) 7 a# /ode genetik yang dibaa DNA akan disalin melalui proses transkripsi untuk menghasilkan mRNA# Btas DNA yang ditranskripsi adalah utas sense atau kodogen# mRNA yang dihasilkan kemudian akan menuju sitoplasma dan bergabung dengan ribosom# b# Asam-asam amino yang ada di sitoplasma akan diakti0kan oleh A.$ dan akan terikat dengan tRNA# etiap tRNA hanya mengikat asam amino yang spesi0ik# %# tRNA yang telah membaa asam amino akan menuju ribosom# Antikodon pada tRNA akan berpasangan dengan kode triplet atau kodon yang dibaa oeh mRNA# /odon pertama untuk dimulainya translasi ini adalah AB4 yang memberi sinyal pada peralatan penyintesis protein untuk mentranslasi mRNA di tempat itu# /arena AB4 mengkode asam amino metionin maka sentesis rantai polipeptida juga dimulai dengan metionin# tRNA ini akan memberika asam aminonya pada bagian ribosom dan tRNA akan dilepas ke sitoplasma untuk mengangkut asam amino lainnya# d# tRNA berikutnya, yang telah membaa asam amino, juga akan menuju ribosom sesuai urutan kodon pada mRNA# tRNA ini juga akanmemberikan asam aminonya dan bergabung dengan asam amino pertama tadi# +egitu seterusnya sehingga akan terbentuk rantai panjang asam amino yang
disebut polipeptida# Rantai polipeptida ini pajangnya dapat men%apai ratusan sampai ribuan asam amino# e# $emanjangan rantai asam amino akan berhenti jika telah sampai pada kodon stop, yaitu BAA, BA4, atau B4A# /etiganya merupakan kodon terminal, yaitu kodon yang tidak berkepentingan dengan asam amino, tetapi mengakhiri pembentukan rantai suatu polipeptida#
III. A. 'aktu dan Tem"at
$ET%D%L%&I P!AKTIKU$
$raktikum membuat model DNA dilakukan pada elasa, 22 eptember 2!* pukul !># :<.A# Adapun tempat pelaksanaannya di 'aboratorium $engelolaan /ualitas Air 5urusan $erikanan akultas # enggunting kertas marmer sesuai bentuk pada stero0om#
*# enempelkan kertas marmer pada stero0om yang telah dibentuk# 3# etelah semua ditempel sesuai arna dan bentuk, kemudian menempelkan stero0om tersebut pada kertas karton# C# engurutkan model DNA mulai dari start kodon lalu jenis asam amino esensial yang dipilih dan mengakhiri dengan stop kodon#
I).
HASIL DAN PE$BAHASAN
A. Hasil =asil yang diperoleh dari praktikum model DNA yang kami buat sebagai berikut 7
4ambar *# odel DNA yang dibuat !# tart kodon yang kami gunakan adalah AB4 2# 5enis asam amino esensial yang kami gunakan adalah =istidin (6A6), .reonin (A6A) dan 'isin (AAA)# "# top kodon yang kami gunakan adalah BAA# B. Pem*a(asan !# $erbedaan DNA dan RNA
Dalam melakukan sintesis protein terdapat dua molekul yang bekerja, yaitu DNA dan RNA# Adapun perbedaan dari kedua molekul tersebut sebagai berikut 7
.abel !# $erbedaan DNA dan RNA (Eviana, 2!")# No bjek
DNA
RNA
#
2# "# >#
'etak
ribosom $ita tunggal
helix )
helix )
(singel
+entuk /omponen gula Bkuran
Deoksiribosa angat panjang
Ribosa $endek $urin 7 Adenin, 4uanin#
$urin 7 Adenin, 4uanin# *#
+asa nitrogen
$irimidin 7 Brasil, $irimidin 7 .imin, itosin# itosin# +erubah-ubah menurut .idak
3#
dipengaruhi
oleh
/adar
ke%epatan
sintesis
ke%epatan sintesis protein protein engendalikan C#
ungsi
keturunan
dan
0aktor sintesis
intesis protein
protein
2# intesis $rotein $roses sintesis protein terbagi menjadi dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi# a# .ranskripsi
$roses ini terjadi di sitoplasma di aali dengan melekatnya enim RNA $olimerse pada untaian ganda DNA sehingga ke dua untaian DNA akan terlepas dan saling memisah# Rantai yang akan di transkripsi adalah rantai yang berada di sebelah kanan di sebut rantai sense dan rantai yang tidak di transkripsi atau rantai di sebelah kiri disebut rantai anti sense# RNA polimerase akan menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA lalu RNA akan mengalami pertambahan panjang seiring dengan pembentukan pasangan basa nitrogen DNA# $ada RNA, basa pirimidin timin akan di ganti oleh basa pirimidin urasil sehingga basa purin adenin akan berpasangan dengan basa pirimidin urasil dan basa purin guanin tetap akan berpasangan dengan basa pirimidin cytocin# etelah itu, untaian DNA yang terpisah tadi akan kembali seperti semula dan enim RNA polymerase akan terlepas lalu terbentuklah mRNA yang membaa pesan atau kode genetik# etiap tiga urutan basa nitrogen pada nukleotida mRNA di sebut dengan kodon# isalnya (at%hiyah dan Arumingtyas, 23) 7 .A6 4.4 .4. ... A..
rantai sense DNA
AB4 6A6 A6A AAA BAA
mRNA
b# .ranslasi mRNA yang membaa kode genetik atau kodon akan masuk ke dalam ribosom# 'alu molekul-molekul tRNA akan mengikat dan membaa kode asam amino ke dalam ribosom# Bjung tRNA mngandung anti kodon berupa triplet basa nitrogen, sedangkan ujung yang lain membaa satu jenis asam amino dari sitoplasma# Asam amino tersebut akan diakti0kan oleh
tRNA
dengan
memasangkan
(at%hiyah dan Arumingtyas, 23)#
kodon
dengan
anti
kodon
.ahap penerjemahan kodon satu demi satu sehingga dihasilkan asam-asam amino# Asam-asam amino yang telah terbentuk di hubungkan dengan ikatan peptida membentuk polipeptida# .ahap penerjemahan akan berakhir ketika antikodon tRNA bepasangan dengan kodon stop yang di baa oleh mRNA# Dengan demikian, rantai polipeptida tersebut akan membentuk protein# isalnya (at%hiyah dan Arumingtyas, 23) 7 AB4 6A6 A6A AAA BAA
mRNA
"# .abel Asam Amino .abel 2# .abel Asam Amino
Asam Amino
Kodon
Asam amino
Kodon
BBA, BB4, 6BB, 6B6, 6BA, 6B4
Alanin
46B, 466, 46A, 464
Leusin
Arginin
64B, 646, 64A, 644, A4A, A44
Lisin
AAA, AA4
As"aragin
AAB, AA6
$eti#nin
Asam as"artat
4AB, 4A6
Fenilalanin
Sistein
B4B, B46
Pr#lin
66B, 666, 66A, 664
&lutamin
6AA, 6A4
Serin
B6B, B66, B6A, B64, A4B,A46
Asam glutamat
4AA, 4A4
Tre#nin
A6B, A66, A6A, A64
&l+,ine
44B, 446, 44A, 444
Histidin
6AB, 6A6
Is#leusin Start
Tr"+t#"(an
Tir#sin
AB4 BBB, BB6
B44
BAB, BA6 BAB, BA6
ABB, AB6, ABA
)alin
4BB, 4B6,
AB4, 4B4
Stop
BA4, B4A, BAA
).
PENUTUP
A. Sim"ulan /romosom tersusun dari DNA dan protein. DNA merupakan molekul yang menyimpan in0ormasi genetik (genom)# 4enom DNA tersusun atas gen gen# Dengan kata lain gen adalah 0ragmen DNA di dalam kromosom# Ekspresi gen merupakan proses di mana in0ormasi yang dikode di dalam gen diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein# $ada sintesis protein untuk menghasilkan ekspresi gen tertentu melalui serangkaian proses yang sangat kompleks terbagi atas proses transkripsi dan translasi# $roses sintesis protein dimulai dari AB4 yang mengkode asam amino metionin, 6A6 yang mengkode asam amino histidin, A6A yang mengkode asam amino treonin, AAA yang mengkode asam amino lisin, dan akhir dari sintesis protein yaitu kodon stop BAA# B. Saran
/etika menjalani praktikum ada baiknya ditunjang dengan peralatan praktikum yang memadai agar praktikum lebih memahami kegiatan praktikum# elain itu pada saat praktikum seharusnya kita melakukan praktik untuk model DNA pada ikan agar kami sebagai praktikan mampu menguasai atau paling tidak mengetahui hal tersebut baik se%ara teori maupun praktik#
DAFTA! PUSTAKA
6ampbel, N# A#, 5# +# Ree%e, '# A# Brry, # <# 6ain, # A# :asserman, $# F# inorsky, R# +# 5a%kson# 28# +iologi Edisi /edelapan 5ilid !# $enerbit Erlangga# 5akarta# Eviana, N# 2!"# $erbedaan DNA (https7GG#a%ademia#edu )# eptember 2!* pukul 2# :<.A di akassar#
dan RNA# nline pada Diakses pada 5umat, 2*
at%hiyah, E# '# Arumingtyas# 23# /romosom, 4en, DNA, intesis $rotein, dan Regulasi# nline pada (http7GG0at%hiyah#le%ture#ub#a%#id)# Diakses pada abtu, 23 eptember 2!* pukul !C#> :<.A di akassar# ujaya, # 2*# =asanuddin# akassar#
4enetika
dan
$engembangbiakan
Bniversitas
/usuma, # A# # 2!# $6R (Polymerase Chain Reaction)# nline pada (https7GG#google#%o#idG pustaka#unpad#a%#id)# Diakses pada inggu, 2C eptember 2!* pukul 3# :<.A di akassar# ugiharto, +# 2*# /romosom anusia# nline pada (https7GG#google#%o#id#boo#sta00#0kip#uns#a%#id)# Diakses pada abtu, 23 eptember 2!* pukul 3# :<.A di akassar#
