SUBSTANSI GENETIK

SUBSTANSI GENETIK

DNA dan RNA

Sel merupakan unit hereditas, artinya sel merupakan kesatuan terkecil yang berperan dalam pewarisan sifat-sifat menurun pada makhluk hidup. Di dalam sel terdapat nukleus yang di dalamnya terdapat faktor pembawa sifat menurun, yaitu gen yang tersimpan di dalam kromosom. Dalam hereditas ini juga tidak lepas dari peran DNA.

Salah satu peran DNA adalah menyampaikan informasi genetik kepada generasi berikutnya. Gambar di atas adalah data base genetika, tentang informasi genetik. Seluruh genom manusia mempunyai tiga miliar pasangan basa. Tanpa komputer, hampir tidak mungkin membuat grafik dan analisis begitu banyak informasi kimiawi. Layar komputer ini memperlihatkan sebagian kecil urutan suatu pasangan basa.

DNA (Deoxyribonucleic Acid)

DNA merupakan  suatu polimer yang disusun oleh unit-unit nukleotida  yang tersusun berulang-ulang.

Asam deoksiribonukleat atau disingkat DNA merupakan persenyawaan kimia yang paling penting pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari makhluk hidup dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya. (Suryo, 2004:57).

Basa nitrogen yang menyusun DNA terdiri dari purin dan pirimidin. Purin terdiri dari adenin dan guanin, sedangkan pirimidin terdiri dari sitosin dan timin. Nukleotida merupakan ikatan antara basa nitrogen dengan gula pentosa.

Suatu nukleotida tersusun atas: 

•         Gula pentosa yaitu  gula deoksiribosa yang kekurangan satu molekul oksigen

•         Basa nitrogen, yaitu purin dan pirimidin.

  Purin terdiri atas adenin (A), dan guanin (G).

  Pirimidin terdiri atas timin (T), sitosin (C)

•         Asam fosfat dapat berjumlah satu (mono), dua (di), atau tiga (tri). 

                          Gambar 1 nukleotida

Model DNA Double Helix (Watson & Crick)

Model DNA menurut Watson dan Crick berupa :

pita spiral yang saling berpilin Utas  ganda DNA: dua  rantai  polinukleotida  yang  saling berpilin.

Strukturnya meliputi:

•         Gugus  gula  fosfat merupakan kerangka dari molekul dan terdapat

           pada bagian  luar.

•         Basa nitrogen pada untaian nukleotida berikatan pada basa nitrogen

           untaian lainnya. Ikatan antarbasa nitrogen adalah ikatan hidrogen.

•         Basa nitrogen purin akan berikatan dengan basa nitrogen pirimidin.

           G  (guanin) akan selalu berikatan  dengan  C (sitosin).

          A (adenin) akan selalu berikatan dengan T (timin).

                                      Gambar DNA Double Helix

         

FUNGSI DNA

Tiga hipotesis Replikasi DNA

Replikasi DNA terjadi pada fase interfase, dipengaruhi oleh enzim polymerase. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan ada 3 teori yang menyatakan cara duplikasi DNA, yaitu:

1. Teori konservatif

DNA induk tidak mengalami perubahan apapun, lalu urutan basa-basa nitrogennya disalin sehingga terbentuk dua rantai DNA yang sama persis

2. Teori dispersif

DNA induk terpotong-potong, kemudian potongan-potongan tersebut merangkai diri menjadi dua buah DNA baru yang mempunyai urutan basa-basa nitrogen sama persis seperti urutan basa nitrogen semula.

3. Teori semikonservatif

Pada saat akan mengadakan replikasi kedua, rantai polinukleotida akan memisahkan diri sehingga basa-basa nitrogen tidak berpasangpasangan. Nukleotida bebas mengandung basa nitrogen yang bersesuaian akan menempatkan diri berpasangan dengan basa nitrogen dari kedua rantai DNA induk, sehingga terbentuk dua buah DNA yang sama persis.

                               Gambar Replikasi DNA

 DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun pada tumbuhan. DNA manusia dapat diisolasi melalui darah. Darah manusia terdiri atas plasma darah, globulus lemak, substansi kimia (karbohidrat, protein dan hormon), dan gas (oksigen, nitrogen dan karbon dioksida). Plasma darah terdiri atas eritrosit (sel darah merah), leukosit (sel darah putih) dan trombosit (platelet). Komponen darah yang diisolasi yaitu sel darah putih. Sel darah putih dijadikan pilihan karena memiliki nukleus, di mana terdapat DNA di dalamnya. DNA pada tumbuhan juga dapat diisolasi, contohnya pada tumbuhan bawang merah (Allium cepa) dan pada pisang (Musa sp.) (Kimball 2005: 8; Kent & Carr 2001: 317).

* Isolasi DNA memiliki beberapa tahapan, yaitu:
o 1. Isolasi jaringan
o 2. Dinding dan membran sel dilisiskan
o 3. Diekstraksi dalam larutan
o 4. Dipurifikasi
o 5. Dipresipitasi

          Prinsip-prinsip dalam melakukan isolasi DNA ada 2, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Prinsip utama sentrifugasi adalah memisahkan substansi berdasarkan berat jenis molekul dengan cara memberikan gaya sentrifugal sehingga substansi yang lebih berat akan berada di dasar, sedangkan substansi yang lebih ringan akan terletak di atas. Teknik sentrifugasi tersebut dilakukan di dalam sebuah mesin yang bernama mesin sentrifugasi dengan kecepatan yang bervariasi, contohnya 2500 rpm (rotation per minute) atau 3000 rpm. Supernatan yang berisi DNA kemudian dituangkan ke dalam tabung berisi isopropanol dingin dan tabung dibolak-balik kembali dengan gerakan angka 8. Pemberian isopropanol bertujuan untuk visualisasi DNA. Selanjutnya tabung disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil dari sentrifugasi adalah terdapatnya pelet DNA pada dasar tabung yang kemudian ditambahkan etanol 70% dan dibolak-balik kembali. Pemberian etanol bertujuan untuk membersihkan DNA dari pengotor-pengotornya. Setelah tercampur, tabung kemudian disentrifugasi kembali selama 5 menit dengan kecepatan 3000 rpm. Hasil akhirnya adalah DNA yang berada pada tepi dasar tabung. Langkah akhirnya adalah dengan pemberian Tris-EDTA yang bertujuan untuk melarutkan kembali DNA untuk dipreservasi (Harley 2005: 409--410; Lewiston 2002: 1--2).

Isolasi DNA genom buah pisang memiliki prinsip yang sama dengan isolasi DNA sel

darah putih. Langkah pertama adalah dengan memasukkan buah pisang ke dalam

blender dan blender selama 5 menit. Hasil blender kemudian ditambahkan air

dengan perbandingan 1:1 dan garam lalu diaduk selama 15 menit. Garam memiliki

fungsi yang sama dengan SDS pada isolasi DNA genom sel darah putih, yaitu untuk

memberikan kondisi ionik, sehingga reaksi berjalan lebih stabil. Campuran tersebut

kemudian disaring dengan corong dan ditambahkan isopropanol yang berfungsi

untuk memvisualisasikan DNA dan menetralkan (desalted) sebab isopropanol tidak

memiliki muatan, sedangkan DNA bermuatan negatif (-). Kemudian tabung

dibolak-balik untuk mendapatkan DNA. Akan tetapi, setelah diberikan Tris-EDTA,

yang didapat oleh praktikan hanyalah pengotor yang tidak larut di dalamnya. Hal ini

dapat terjadi karena kurang teliti dalam mengerjakan proses isolasi tersebut (Harley 2005: 410).

Ada 2 macam RNA:

1. RNA genetik, hanya dimiliki oleh organisme tertentu yang tidak

    memiliki DNA.

    fungsi: sebagai pewaris sifat dan sintesis protein.

2. RNA non genetik, terdapat pada organisme yang memiliki DNA

    sebagai pewaris sifat.

    Ada tiga macam:

    a. mRNA à membawa kode genetik ke ribosom

    b. rRNA à komponen utama ribosom

    c. tRNA à membawa asam amino ke ribosom

Penjelasan :

1. RNA duta ( messenger  RNA)

Fungsinya membawa informasi DNA dari inti sel ke ribosom. Pesanpesan ini berupa triplet basa yang ada pada RNA duta yang disebut kodon. Kodon pada RNA duta merupakan komplemen dari kodogen, yaitu urutan basa-basa nitrogen pada DNA yang dipakai sebagai pola cetakan.
Peristiwa pembentukan RNA duta oleh DNA di dalam inti sel, disebut transkripsi.
Contoh:
1) Kodogen (DNA) = ASG TGG ATA SST
2) Kodon (triplet basa RNA d) = UGS ASS UAU GGA

2. RNA transfer (RNA pemindah)

Fungsinya mengenali kodon dan menerjemahkan menjadi asam amino di ribosom. Peran RNA transfer ini dikenal dengan nama translasi (penerjemahan). Urutan basa nitrogen pada RNA transfer disebut antikodon.
Bentuk RNA transfer seperti daun semanggi dengan 4 ujung yang penting, yaitu:
1) Ujung pengenal kodon yang berupa triplet basa yang disebut antikodon.
2) Ujung perangkai asam amino yang berfungsi mengikat asam amino.
3) Ujung pengenal enzim yang membantu mengikat asam amino.
4) Ujung pengenal ribosom.

Contoh:

Apabila kodon dalam RNA duta mempunyai urutan UGS ASS UAU GGA maka antikodon yang sesuai pada RNA transfer adalah ASG UGG AUA SSU.

3.  Ribosom RNA (RNAr)

Fungsinya sebagai tempat pembentukan protein. Ribosom RNA terdiri dari 2 sub unit, yaitu:
1) Sub unit kecil yang berperan dalam mengikat RNA duta.
2) Sub unit besar yang berperan untuk mengikat RNA transfer yang sesuai.

Perbedaan DNA dan RNA

Tabel . Perbedaan DNA dan RNA

	DNA (Deoxyribo Nukleat Acid)	RNA (Ribo Nukleat Acid)
-    Letak	Dalam inti sel, mitokondria, kloroplas, senriol.	Dalam inti sel, sitoplasma dan ribosom.
-    Bentuk	Polinukleotida ganda yang terpilin panjang	Polinukleotida tunggal dan pendekl
-    Gula	Deoxyribosa	Ribosa
-    Basanya	Golongan purin : adenine dan guanine Golongan pirimidin : cytosine dan timin	Golongan purin : adenine dan guanine Golongan pirimidin : cytosine dan urasil
-    Fungsi	-          mengontrol sifat yang menurun -          sintesis protein -          sintesis RNA	-       sintesis protein
-    Kadarnya	Tidak dipengaruhi sintesis protein. Letak basa nitrogen dari kedua pita ADN saling berhadapan dengan pasangan yang tetap yaitu Adenin selalu berpasangan dengan Timin, Cytosin dengan Guanin. Kedua pita itu diikatkan oleh ikatan hidrogen.	Dipengaruhi sintesis protein. Macam ARN : ARN duta ARN ribosom ARN transfer

Gb. Jenis-jenis RNA yang dibentuk dari hasil transkripsi DNA merupakan bahan dasar sintesis protein

Penjelasan:

1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah

dioksiribosa.

2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai

tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.

3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak

mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.

4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian

pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.

Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah dalam hal(Suryo, 1992):

1. Ukuran dan bentuk

Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA berbentuk

double helix, sedangkan RNA berbentuk pita tunggal. Meskipun demikian pada

beberapa virus tanaman, RNA merupakan pita double namun tidak terpilih sebagai

spiral.

2. Susunan kimia

Molekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaannya dengan DNA yaitu:

a. Gula yang menyusunnya bukan dioksiribosa, melainkan ribosa.

b. Basa pirimidin yang menyusunnya bukan timin seperti DNA, tetapi urasil.

3. Lokasi

DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung dari

macamnya, yaitu:

a. RNA d(RNA duta), terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak oleh salah satu pita

DNA yang berlangsung didalam nukleus.

b. RNA p(RNA pemindah) atau RNA t(RNA transfer), terdapat di sitoplasma.

c. RNA r(RNA ribosom), terdapat didalam ribosom.

4. Fungsinya

DNA berfungsi memberikan informasi atau keterangan genetik, sedangkan fungsi

RNA tergantung dari macamnya, yaitu:

a. RNA d, menerima informasi genetik dari DNA, prosesnya dinamakan transkripsi,

berlangsung didalam inti sel.

b. RNA t, mengikat asam amino yang ada di sitoplasma.

c. RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan bahan asam amino, proses ini

berlangsung di ribosom dan hasil akhir berupa polipeptida.

Ada beberapa cara untuk menentukan DNA dan RNA, yaitu(Frutan and Sofia, 1968):

1. Jaringan hewan dan alkali hangat

RNA akan terpecah menjadi komponen-komponen nukleotida yang larut dalam

asam. DNA sulit dipecah atau dirusak oleh alkali.

2. Metode Schnider

Jaringan dan asam trikloro asetat panas dan diperkirakan DNA dapat diuji oleh

reaksi kalorimetri dengan difenilanin, yang mana akan bereaksi dengan purin

dioksiribosa dan tidak bereaksi dengan purin ribosa.

3. Metode Feligen

Fuchsin sulfurous acid akan berwarna merah dengan DNA, dan tidak dengan RNA.

Reaksi ini diterapkan untuk mempelajari distribusi RNA dan DNA didalam

bagian-bagian sel.

4. Secara Spektroskopi

Pengaukuran absorbsi cahaya oleh RNA dan DNA pada 260nm dimana spektra

cincin purin dan pirimidin asam nukleat menunjukkan maksimal.

Tiga bentuk utama RNA yang terdapat didalam sel adalah mRNA(messenger RNA),

rRNA(ribosa RNA), dan tRNA(transfer RNA). Tiap bentuk RNA ini mempunyai berat

molekul dan komposisi yang berlainan, tetapi khas untuk tiap macam bentuk RNA.

Semua RNA terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida. Pada sel bakteri, hampir

semua RNA ada di dalam sitoplasma. Disel hati kira-kira 11% terdapat dalam

nukleus(terutama mRNA), sekitar 15% dalam mitokondria, lebih dari 50% dalam

ribosom, dan kira-kira 24% dalam strosol.

A. Arti Definisi / Pengertian Kromosom
          Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang berisi DNA di mana informasi genetik dalam sel disimpan. Kata kromosom berasal dari kata khroma yang berarti warna dan soma yang berarti badan Kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu sentromer / kinekthor yang merupakan pusat kromosom berbentuk bulat dan lengan kromosom yang mengandung kromonema & gen berjumlah dua buah (sepasang).

B. Jumlah Kromosom Makhluk Hidup
          Berikut ini adalah jumlah kromosom 2N dari manusia serta sebagian binatang dan tanaman di mana N adalah sebuah genom / jenis kromosom dan setiap genom memiliki dua kromosom :
1. Manusia Memiliki 46 Kromosom
2. Anjing Memiliki 78 Kromosom
3. Ayam Memiliki 78 Kromosom
4. Bawang Memiliki 16 Kromosom
5. Beras Memiliki 24 Kromosom
6. Bintang Laut Memiliki 94 Kromosom
7. Buncis Memiliki 22 Kromosom
8. Cacing Tanah Memiliki 36 Kromosom
9. Cemara Memiliki 24 Kromosom
10. Gamdum Bir Memiliki 14 Kromosom
11. Gandum Roti Memiliki 42 Kromosom
12. Hidra Memiliki 32 Kromosom
13. Ikan Mas Memiliki 94 Kromosom
14. Jagung Memiliki 14 Kromosom
15. Jamur Memiliki 4 Kromosom
16. Kacang Polong Memiliki 14 Kromosom
17. Kalkun Memiliki 82 Kromosom
18. Kapah Penicillium Memiliki 2 Kromosom
19. Kapas Memiliki 52 Kromosom
20. Katak Memiliki 26 Kromosom
21. Kecoa Memiliki 23 / 24 Kromosom
22. Keledai Memiliki 62 Kromosom
23. Kentang Memiliki 48 Kromosom
24. Kera Memiliki 48 Kromosom
25. Ketimun Memiliki 14 Kromosom
26. Kubis Memiliki 18 Kromosom
27. Kucing Memiliki 38 Kromosom
28. Kuda Memiliki 64 Kromosom
29. Lalat Rumah Memiliki 12 Kromosom
30. Lobak Memiliki 18 Kromosom
31. Merpati Memiliki 80 Kromosom
32. Nyamuk Memiliki 6 Kromosom
33. Ragi Memiliki 34 Kromosom
34. Sapi Memiliki 60 Kromosom
35. Simpanse Memiliki 48 Kromosom
36. Tembakau Memiliki 48 Kromosom
37. Tikus Rumah Memiliki 40 Kromosom
38. Tikus Sawah Memiliki 42 Kromosom
39. Tomat Memiliki 24 Kromosom
40. Ulat Sutera Memiliki 56 Kromosom

C.Bagian-bagian Kromosom
          Bagian-bagian dan bentuk Kromosom
Suatu kromosom terdiri dari beberapa bagian, yaitu kromatid, kromomer, sentromer atau kinetokor, satelit, dan telomer.

1.Kromatid
Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil reolikasi (perbanyakan) kromosom.Kromatid melekat satu sama lain di bagaian sentromer.Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema (jamak; kromonemata) yang merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase).

2.Kromomer
kromomer merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase.Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen (kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti kawat).

3.sentromer
Sentromer adalah daerah konstriksi (pelekukan) di sekitar pertengahan kromosom.pada sentromer terdapat kinetokor.Kinetokor adalah bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya lengan kromosom.

4.Satelit
Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid.Satelit terbentuk karena adanya konstriksi sekunder di daerah tersebut.

5.Telomer
Telomer merupakan istilah yang menunjukkan daerah terujung pada kromosom.Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian ujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai.
Menurut letak sentromer pada lengan kromatid, kromosom dibagi menjadi empat macam bentuk, yaitu kromosom metasentrik, kromosom submetasentrik, kromosom akrosentrik, dan kromosom telosentrik.Kromosom metasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya di tengah-tengah lengan kromatid, sehingga secara relatif sentromer membagi kromatid menjadi dua bagian.Kromosom submetasentrik adalah kromosom yang letak sentromernya tidak berada di tengah-tengah lengan kromatid sehingga kromatid tidak terbagi sama panjangnya.Kromosom Akrosentrik adalah kromosom yang letak sentromernya berda pada posisi antara ujung dengan bagian tengah kromatid.Kromosom telosentrik adalah kromosom yang letak sentromernya di ujung suatu kromatid.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. Asam deoksiribonukleat. 2010.

http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_deoksiribonukleat  diunduh pada tanggal 25 Oktober 2012, pukul 20.00

Saraswati, Desy.Perbedaan DNA dan RNA. 2010.

http://desybio.wordpress.com/tag/perbedaan-rna-dna/ diunduh pada tanggal 25 Oktober 2012, pukul 20.10

Anonim.  Jurnal DNA dan RNA.2011. http://bioclub.multiply.com/journal/item/4?&show_interstitial=1&u=%2Fjournal%2Fitem diunduh pada tanggal 25 Oktober 2012, pukul 20.15

Anonim. World DNA. 2010.

 http://carladc.student.umm.ac.id/2010/02/12/dna/  diunduh pada tanggal 25 Oktober 2012, pukul 20.15

TUGAS BIOLOGI

OLEH:

KELOMPOK : 03

1.    Ahmad Baehaqi

2.    Devi Ariana

3.    Fitri Wijowati

4.    Siti Rokhayatun

                                                   KELAS  : XII IA. 1

MA.  HIDAYATUSSYUBAN

2012