ASAM NUKLEAT

MAKALAH

Disusun untuk Memenuhi Tugas Matakuliah Biokimia

yang dibimbing oleh Bapak Drs. Wayan Sumber Artha

Disusun oleh:

Offering G

Kelompok 6

Afifah Nur Aini (130342603484)

Ipraditya Langgeng Prayoga (130342615328)

Septiria Listiyo W. (130342615326)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

S1 BIOLOGI

SEPTEMBER 2013

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alaamin, puji syukur kepada Allah SWT yang telah

mengijinkan kami untuk menyelesaikan penulisan makalah ini dengan baik.

Makalah ini berjudul Asam Nukleat yang merupakan tugas untuk mata kuliah

Biokimia. Mata kuliah ini adalah mata kuliah wajib untuk mahasiswa Jurusan

Biologi semester 1 dengan bobot 3 SKS.

Tujuan dari mata kuliah Biokimia ini adalah agar mahasiswa mampu

memahami peranan berbagai molekul dalam reaksi kimia, serta memahami

proses-proses kimia yang berlangsung dalam mahluk hidup.

Demikian, semoga makalah ini bermanfaat bagi para mahasiswa yang

membacanya. Saran dan kritik dari pembaca sangat diharapkan untuk perbaikan di

kemudian hari.

Malang, 12 September 2013

BAB I

PENDAHULUAN

A. Rumusan Masalah

1. Bagaimana struktur dan fungsi DNA dan RNA?

2. Bagaimana proses replikasi DNA, transkripsi dan translasi?

3. Apa saja aplikasi DNA dalam bidang teknologi?

B. Tujuan

1. Menjelaskan struktur dan fungsi DNA dan RNA.

2. Menjelaskan proses replikasi DNA, transkripsi dan translasi.

3. Mengaplikasikan berbagai macam DNA dalam bidang penelitian.

BAB II

ISI

A. Struktur Asam Nukleat

1. Monomer Pembentuk

Sebelum dijelaskan struktur dari asam nukleat secara utuh perlu dijelaskan

terlebih dahulu struktur dari komponen-komponen pembentuknya. Asam nukleat

merupakan senyawa polimer.

Struktur molekul dari basa-basa turunun pirimidin

Struktur keto pada urasil yang mengalami tautomerisasi (bentuk enol) dengan

berat molekul sangat tinggi yang bila terhidrolisis sempurna akan menghasilkan

basa-basa pirimidin dan purin, senyawa gula dan asam fosfat. HIdrolisis parsial

(sebagian atau tak sempurna) menghasilkan senyawa yang diketahui sebagai

nukleosida.

Ada dua jenis asam nukleat yaitu :

- DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribonukleat

- dan RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat.

Baik DNA maupun RNA bermuatan negatif (anion) disebabkan adanya gugus

fosfat. Pada umumnya asam nukleat terikat oleh protein yang memiliki sifat basa,

misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara asam

nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein.

2. Sejarah Penemuan Model DNA

DNA terdiri atas dua untai benang polinukleotida yang berpilin membentuk heliks

ganda (double helix). Model DNA itu pertama kali dikemukakan oleh James

Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 di Inggris.

James Watson (kiri) dan Francis Crick dengan model DNA

Struktur tersebut mereka buat berdasarkan hasil analisis foto difraksi sinar X pada

DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin. Karena yang difoto itu tingkat

molekul, maka yang tampak hanyalah bayangan gelap dan terang saja. Bayangan

foto itu dianalisis sehingga mereka berkesimpulan bahwa molekul DNA

merupakan dua benang polinukleotida yang berpilin.

Rosalind Franklin dan difraksi sinar X pada DNA

3. Molekul Penyusun DNA dan RNA

Molekul asam nukleat merupakan polimer dengan nukleotida sebagai

monomernya. Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida dan asam fosfat.

Molekul nukleosida terdiri atas gugus gula pentosa yang mengikat gugus basa

nitrogen. Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna, akan dihasilkan

protein, asam fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen (purin dan pirimidin).

Pentosa pada DNA ialah deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom

oksigen) dan pada RNA ialah ribosa.

Struktur kimia deoksiribosa dan ribosa

DNA dan RNA memiliki basa-basa purin yang sama yakni adenin dan guanin.

Basa-basa pirimidin pada DNA adalah sitosin dan timin, sedangkan pada RNA

adalah sitosin dan urasil. Adapun pengertian dari basa purin adalah basa yang

memiliki dua cincin, sedangkan basa pirimidin berarti basa bercincin satu.

Struktur kimia basa-basa nitrogen

Dari penjabaran struktur molekul-molekul penyusun DNA di atas, DNA dapat

digambarkan seperti berikut.

Pita pada gambar di samping melambangkan tulang

punggung DNA yang terbentuk dari ikatan kovalen

kuat antara asam fosfat dan gula pentosa.

Sementara basa-basa nitrogen atau anak tangga dari

DNA ini disatukan oleh ikatan hidrogen yang lebih

lemah dibanding ikatan kovalen (garis yang

terputus-putus). Ikatan inilah yang menyebabkan

terpilinnya kedua untai DNA.

Struktur DNA

Basa-basa tersebut tidak berpasangan secara acak. Pada mulanya, Watson dan

Crick salah mengira bahwa suatu basa nitrogen memiliki pasangan yang sama,

misalnya adenin dengan adenin dan guanin dengan guanin. Tetapi jika demikian,

lebar DNA akan menjadi tidak sama, dikarenakan basa purin (A dan G) dua kali

lebih lobar daripada basa pirimidin (C dan T).

Perbandingan lebar basa-basa nitrogen

Erwin Chargaff meneliti lebih jauh pada basa-basa yang

terkandung dalam DNA. Dia menyatakan persentase

adenin (A) selalu sama dengan persentase timin (T), dan

persentase guanine (G) selalu sama dengan persentase

sitosin (C).

Dengan berpegangan pada hasil temuan Chargaff, Watson dan Crick akhirnya

menemukan bahwa basa-basa nitrogen pada

untaian yang satu memiliki pasangan yang

tetap dengan basa-basa nitrogen pada

untaian yang lain. Adenin berpasangan

dengan timin dan guanin berpasangan

dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A

dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen

(A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C

dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen

(C≡G)

Pasangan basa-basa

nitrogen pada DNA

Posisi molekul-molekul penyusun asam nukleat jika dilihat dari penomoran atom

C pada gula pentosa selalu tersusun seperti berikut.

Gugus asam fosfat terikat pada atom C nomor 5 dari gula pentosa,

sehingga ujung ini dinamakan ujung P atau ujung 5’

Gugus hidroksil terikat pada atom C nomor 3 dari gula pentosa, sehingga

ujung ini dinamakan ujung hidroksil atau ujung 3’

Gugus basa nitrogen terikat pada atom C nomor 1 dari gula pentosa

Struktur sebagian molekul DNA

Kedua untai DNA bergulung ke arah yang berlawanan, artinya gula di satu untai

posisinya terbalik dengan gula di untai yang lain.

Arah molekul gula pentosa pada DNA yang berkebalikan

4. Perbedaan RNA dan DNA

DNA RNA

Komponen gula pentosa Deoksiribosa Ribosa

Basa Nitrogen Timin Urasil

Ukuran Lebih panjang dan besar Lebih pendek dan kecil

Jumlah helaiDua helai (berbentuk seperti tangga memutar

Satu helai (berbentuk setengah dari tangga)

Perbandingan bentuk untaian RNA dan DNA

Perbandingan struktur molekul RNA dan DNA

5. Asam Nukleat di Dalam Kromosom Sel Hewan

Jika direntangkan, panjang DNA pada tiap manusia dapat mencapai 100 triliun

meter , kira-kira sama dengan 600 kali jarak bumi ke matahari. Semua DNA dapat

dikemas ke dalam sel-sel manusia yang sangat kecil karena terdapat sekumpulan

protein yang mengikat DNA sehingga mampu disimpan di dalam sel manusia.

Protein ini disebut histon. Histon berperan sebagai penyedia energi (sebagian

besar berbentuk gelombang elektrostatik) untuk melipat DNA di dalam nukleus.

Gabungan dari protein dan DNA disebut nukleosom. Nukleosom membentuk

kromatin. Kromatin membentuk kromosom.

Gambar 2.12 Penyusunan asam nukleat di dalam kromosom

Histon adalah keluarga dari protein-protein kecil yang bermuatan positif. Protein-

protein tersebut diberi sebutan H1, H2A, H2B, H3 dan H4. DNA bermuatan

negatif karena memiliki fosfat, sehingga histon dan DNA terikat kuat.

Struktur protein-protein penyusun histon

B. Fungsi Asam Nukleat

1. Fungsi DNA

a. DNA Dapat Merubah Bakteri

Awal mula ditemukannya fungsi DNA tidak lepas dari

percobaan yang dilakukan Frederick Griffith pada

tahun 1928. Griffith bekerja dengan dua varietas bakteri

pneumonia Streptococcus pneumoniae.

Satu diantara dua bakteri tersebut adalah bakteri tipe III-S

yang tergolong bakteri virulen. Tipe III-S ini memiliki

kapsul pelindung yang terbuat dari polisakarida sehingga

tahan terhadap sistem kekebalan inangnya. Ketika bakteri

virulen ini disuntikkan pada tikus, tikus itu mati.

Bakteri kedua yang Griffith suntikkan pada tikus adalah bakteri tipe II-R yang

tidak berbahaya karena tidak memiliki kapsul pelindung seperti bakteri tipe III-S.

Hal ini pun menyebabkan tikus tetap hidup. Lalu Griffith menyuntikkan bakteri

tipe III-S yang telah dipanaskan. Bakteri yang telah rusak ini tidak menyebabkan

kematian pada tikus.

Garis besar percobaan Fred Griffith

Selanjutnya Griffith mencampurkan sisa bakteri tipe III-S yang telah dipanaskan

tadi dengan bakteri tipe II-R. Meskipun telah dibuktikan bahwa kedua bakteri

tersebut secara terpisah tidak menimbulkan efek apapun pada tikus, tetapi

gabungan keduanya dapat menyebabkan tikus inangnya mati. Bukan hanya itu,

bakteri virulen III-S ditemukan hidup dalam darah tikus mati tersebut. Griffith

menyimpulkan sebuah teori transformasi bahwa bakteri tipe II-R telah berubah

menjadi bakteri tipe III-S entah bagaimana caranya.

Jadi diketahui bahwa penyebab transformasi tersebut adalah DNA bakteri tipe III-

S. Meskipun bakteri itu telah mati karena suhu tinggi, DNA-nya bertahan dari

proses pemanasan dan mampu menyusup ke dalam bakteri II-R hidup. DNA dari

tipe III-S mengandung gen yang membentuk kapsul perlindungan. Dilengkapi

dengan gen ini, bakteri tipe II-R menjadi terlindung dari sistem kekebalan inang

yang dapat membunuhnya.

Penjelasan tadi menunjukkan bahwa DNA menyimpan materi genetika yang

menentukan karakteristik suatu individu. Percobaan Griffith memberikan

pengetahuan bahwa DNA dari organisme yang berbeda dapat digabungkan

sehingga terbentuk DNA rekombinan yang memberikan karakter baru pada

organisme penerima DNA rekombinan.

b. DNA Dapat Memprogram Sel

Virus yang menginfeksi bakteri banyak digunakan peneliti untuk mempelajari

genetika molekul. Pada tahun 1952, Alfred Hershey dan Martha Chase

menemukan bahwa DNA adalah materi genetic pada fag T2 yang menginfeksi

bakteri Escherichia Coli.

Martha Chase dan Alfred Hershey

Sebelumnya, para ilmuwan biologi telah mengetahui bahwa T2, seperti

kebanyakan virus, tersusun atas protein dan DNA. T2 juga dapat memerintahkan

sel-sel E. Coli untuk memproduksi virus-virus baru. Tetapi belum diketahui

komponen apakah yang bertanggung jawab atas pemrogaman ulang sel-sel

bakteri tersebut, protein atau DNA.

Garis besar percobaan Hershey dan Chase

Untuk menjawab pertanyaan itu, Hershey dan Chase melabeli fag T2 dengan

isotop radioaktif untuk melacak keberadaan protein dan DNA ketika infeksi

berlangsung. Pertama, mereka membiakkan sekumpulan fag T2 di sekitar atom S-

35 radioaktif untuk melabeli protein T2. Karena hanya protein yang mengandung

belerang (DNA tidak mengandung belerang), maka atom S-35 hanya masuk ke

dalam protein T2.

Selanjutnya dengan cara yang sama, Hershey dan Chse melabeli DNA T2 dengan

atom P-32 radioaktif, karena fosfor terdapat dalam DNA T2. Mereka membiarkan

kumpulan T2 yang protein dan DNA-nya telah dilabeli menginfeksi bakteri E.

Coli secara terpisah, lalu menyingkirkan cangkang protein kosong T2 yang masih

menempel pada bagian luar sel bakteri dengan blender dan sentrifuga. Sehingga

mereka mendapatkan cairan berisi partikel-partikel fag dan butiran di dasar tabung

berisi sel-sel bakteri.

Mereka menemukan bahwa ketika T2 dengan protein radioaktif menginfeksi

bakteri, sebagian besar kandungan radioaktifnya terkandung dalam cairan berisi

partikel-partikel fag. Sedangkan ketika T2 dengan DNA radioaktif menginfeksi

bakteri, sebagian besar kandungan radioaktifnya terkandung dalam butiran di

dasar tabung yang berisi sel-sel bakteri.

Ini menunjukkan bahwa protein bukanlah materi yang mereplikasi T2. Tetapi

DNA-lah yang masuk ke dalam bakteri saat terjadi infeksi dan memprogram sel-

selnya untuk memproduksi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk replikasi T2.

Kesimpulannya adalah DNA memiliki kemampuan untuk memprogram sel.

2. Fungsi RNA

Terkait dengan fungsinya, RNA dibagi menjadi tiga tipe yaitu:

a. RNA duta (RNAd) atau messenger RNA (mRNA). Terdapat di dalam

nukleus. Berfungsi untuk membawa pesan atau kode genetik (kodon) dari

kromosom yang ada di inti ke sitoplasma.

b. RNA pemindah (RNAp) atau transfer RNA (tRNA). Terdapat di dalam

sitoplasma. RNAp berfungsi untuk mengikat asam amino yang terdapat di

dalam sitoplasma, kemudian membawanya ke ribosom.

c. RNA ribosom (RNAr) atau ribosom RNA (rRNA). Terdapat di dalam

ribosom. Berfungsi untuk mensintesis protein dengan menggunakan basa

asam amino, yang menghasilkan polipeptida.

Garis besar peranan RNA dalam sintesis protein

Pembahasan tentang sintesis protein yang berkaitan dengan fungsi RNA ini akan

dibahas di subbab berikutnya.

C. Transkripsi dan Translasi

1. Transkripsi

Transkripsi adalah proses penyalinan kode-kode genetik yang ada pada urutan

DNA meniadi molekul RNA. Transkripsi adalah proses yang mengawali ekspresi

sifat-sifat genetik yang nantinya akan muncul sebagai fenotipe. Urutan nukleotida

pada salah satu untaian molekul RNA digunakan sebagai cetakan (template) untuk

sintesis molekul RNA yang komptementer.

Mekanisme Dasar Transkripsi adalah sebagai berikut :

• Transkripsi (sintesis RNA) dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu:

1. Faktor-faktor yang mentendalikan transkripsi menempel pada bagian

promoter.

2. Penempelan faktor-faktor pengendali transkripsi menyebabkan

terbentuknya kompleks promoter yang terbuka (open promoter complex).

3. RNA pofimerase membaca cetakan (DNA template) dan mulai melakukan

pengikatan nukleotida yang komplementer dengan cetakannya.

4. Setelah terjadi proses pemanjangan untaian RNA hasil sintesis, selanjutnya

diikuti dengan proses pengakhiran (terminasi) transkripsi yang ditandai

dengan pelepasan RNA polimerase dari DNA yang ditranskripsi.

Karakter Kimiawi Transkripsi adalah sebagai berikut :

1. Prekursor untuk sintesis RNA adalah empat macam ribonukleotida yaitu 5′-

trifosfat ATP GTP CTP dan UTP (pada RNA tidak ada thymine).

2. Reaksi polimerisasi RNA pada prinsipnya sama dengan polimerisasi DNA,

yaitu dengan arah 5′      3′.

3. Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh cetakannya yaitu urutan

DNA yang ditranskripsi. Nukleotida RNA yang digabungkan adalah nukleotida

yang komplementer dengan cetakannya. Sebagai contoh, jika urutan DNA yang

ditranskripsi adalah ATG, maka urutan nukleotida RNA yang digabungkan adalah

UAC.

4. Molekul DNA yang ditranskripsi adalah molekul untai-ganda tetapi yang

berperanan sebagai cetakan hanya salah satu untaiannya.

5. Hasil transkripsi berupa molekul RNA untai tunggal.

2. Translasi

Translasi adalah proses penerjemah urutan nucleotida yang ada pada

molekulmRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu

polipeptida atauprotein. Hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA

dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan

DNA yangmenyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka

baca terbuka).Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yakni

organel tempatberlangsungnya sintesis protein, tRNA adalah pembawa asam-asam

amino yang akandisambungkan menjadi rantai polipeptida. Dalam proses

translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga nukleotida

sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulaidari urutan

kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada RNA).

 v Kodon (kode genetik)

Kodon (kode genetik) adalah urutan nukleotida yangterdiri atas 3 nukleotidayanq

berurutan (sehingga sering disebut sebagai triplet codon, yang menyandi

suatukodon asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA)

mengkode asam amino metionin, Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk

asam aminometionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada

prokaryot, asamamino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet).

Ada beberapa aspek yang perlu diketahui mengenai kode genetik, yaitu:

Kode genetik bersifat tidak saling tumpang-tindih (non-overlappind

kecuali pada kasustertentu, misalnya pada bakteriofag

Tidak ada sela (gap) di antara kodon satu dengan kodon yang lain.

Tidak ada koma di antara kodon.

  Kodon bersifat degenerotea, buktinya ada beberapa asam amino yang

mempunyai lebihdari satu kodon.

Secara umum, kodon bersifat hampir universal karena pada beberapa

organel jasadtinggi ada beberapa kodon yang berbeda dari kodon yang

digunakan pada sitoplasm.

Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang

sesuai yangterdapat pada molekul tRNA.

Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam

bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNAMet

Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada

ribosom,maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang

sesuai yang ada pada sisiA tersebut.

Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang

disambungkan kedalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam

ribosom

 

v Proses Translasi

Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang

sesuaiyang terdapat pada molekul tRNA. Sebagai contoh, kodon metionin (AUG)

mempunyaikomplemennya dalam bentuk antikodon UAC yang terdapat pada

tRNAMet. Pada waktutRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A

pada ribosom, maka bagianantikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai

yang ada pada sisi A tersebut.Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam

amino yang disambungkan kedalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam

ribosom.

Sebelum inisiasi translasi di lakukan, diperlukan molekul tRNA (aminoasiltRNA)

yang berfungsi membawa asam amino spesifik.

v Inisiasi translasi (eukariyot)

Kodon inisiasi adalah metionin

Molekul tRNA inisiator disebut sebagai tRNAiMet

Ribosom bersama-sama dengan tRNAiMet dapat menemukan kodon awal

dengan caraberikatan dengan ujung 5′ (tudung), kemudian melakukan

pelarikan (scanning)transkrip ke arah hilir (dengan arah 5′ sampai 3′)

sampai menemukan kodon awal (AUG).

Menurut model scanning tersebut, ribosom memulai translasi pada waktu

menjumpaisekuens AUG yang pertama kali.

Meskipun demikian, penelitian pada 699 mRNA eukaryot menunjukkan

bahwasekitar 5-1 0% AUG yang pertama bukanlah kodon inisiasi.

Pada kasus semacam ini, ribosom akan melewati satu atau dua AUG

sebelummelakukan inisiasi translasi.

Sekuens AUG yang dikenali sebagai kodon inisiasi adalah sekuens yang

terletak padasekuens konsensus CCRCCAUGG (R adalah purin: A atau

G).

Pengenalan sekuens AUG sebagai kodon inisiasi banyak ditentukan oleh

tRNAiMet

Perubahan antikodon pada tRNAiMetmenyebabkan dikenalinya kodon lain

sebagaikodon inisiasi

v Pemanjangan polipeptida

Proses pemanjangan polipeptida disebut sebagai proses elongation yang

secara umummempunyai mekanisme yang serupa pada prokaryot dan

eukaryot.

Proses pemanjangan terjadi dalam tiga tahapan, yaitu: (1) pengikatan

aminoasil-tRNApada sisi A yang ada di ribosom,( 2) pemindahan rantai

polipeptida yang tumbuh daritRNA yang ada pada sisi P ke arah sisi A

dengan membentuk ikatan peptida, dan (3)translokasi ribosom sepanjang

mRNA ke posisi kodon selanjutnya yang ada di sisi A. Di dalam kompleks

ribosom, molekul fMet- tRNAiMet menempati sisi P (peptidil).

Sisi yang lain pada ribosom, yaitu sisi A (aminoasil), masih kosong pada

saat awalsintesis protein.

Molekul tRNA pertama tersebut (fMet- tRNAiMet) berikatan dengan

kodon AUG(atau GUG) pada mRNA melalui antikodon-nya.

Tahap selanjutnya adalah penyisipan aminoasil-tRNA pada sisi A. Macam

tRNA(serta asam amino yang dibawa) yang masuk pada sisi A tersebut

tergantung padakodon yang terletak pada sisi A.

Penyisipan aminoasil-tRNA yang masuk ke posisi A tersebut dilakukan

oleh suatuprotein yang disebut faktor pemanjangan Tu (elongotion factor

Tu, EF-Tu).

v  Terminasi

Translasi akan berakhir pada waktu salah satu dari ketiga kodon terminasi

(UAA,UGA, UAG) yang ada pada mRNA mencapai posisi A pada

ribosom.

Dalam keadaan normal tidak ada aminoasil-tRNA yang membawa asam

amino sesuaidengan ketiga kodon tersebut.

Oleh karena itu, jika ribosom mencapai salah satu dari ketiga kodon

terminasitersebut, maka proses translasi berakhir

D. Aplikasi DNA dalam Bidang Teknologi

Perkembangan Teknologi Rekayasa Genetika

Pada 1980, para ilmuwan menggunakan teknik pemotongan gen untuk

mengenalkan gen dari manusia yang bertugas untuk memproduksi interferon

kepada sel genosom bakteri. Interferon adalah protein dalam darah yang sangat

sedikit jumlahnya yang dapat meningkatkan kekebalan tubuh manusia terhadap

infeksi virus. Akan tetapi, sebelum tahun 1980, cita-cita ini sangat sulit dicapai

karena mahalnya biaya yang dibutuhkan untuk proses pemurnian darah guna

mengekstrak interferon.

Dibutuhkan cara yang lebih baik dan tidak mahal untuk itu, yakni dengan

menggabungkan gen yang bertanggung jawab atas produksi interferon ke sel

bakteri. Sel-sel bakteri dapat memproduksi interferon dalam waktu yang sangat

singkat, berkembang dan membelah diri. Sehingga di masa depan, aka nada

banyak bakteri penghasil interferon.

Hal yang paling menentukan dalam rekayasa genetika adalah kemampuan untuk

memotong DNA menjadi pecahan yang diinginkan dan menyusunnya lagi ke

dalam bentuk yang berbeda. Pemotongan ini dilakukan oleh enzim yang dapat

mengenali dan memecah sarangkaian nukleotida tertentu.

Penemuan Enzim Endonuklease Restriksi

Enzim ini pertama kali ditemukan pada bakteri yang dapat melindungi dirinya

sendir dari virus. Setiap organisme diciptakan dengan kemampuan untuk

melindungi diri, entah itu dari ancaman predator atau parasit, bakteri pun juga

begitu. Musuh alami bakteri adalah bakteriofag, virus yang dapat menginfeksi dan

mereplikasi diri di dalam tubuh bakteri inang. Melalui seleksi alam, beberapa

bakteri memiliki senjata yang kuat untuk melawan virus: mereka mengandung

enzim endonuklease restriksi yang dapat menghancurkan DNA virus tak lama

setelah DNA itu memasuki sel bakteri.

Penemuan-penemuan baru membuat para ilmuwan dapat memperbanyak

fenomena perpindahan genetika secara alami di laboratorium dan merancang

metode untuk memperkenalkan banyak tipe gen kepada suatu organisme.

Rekayasa genetika mengkreasikan DNA baru dengan cara menyatukan DNA dari

organisme yang berbeda menggunakan enzim pemecah yang dikenal dengan

endonuklease restriksi dan enzim pelekat yang dikenal dengan ligase. Kloning

adalah suatu cara untuk memperbanyak DNA yang sudah direkayasa. Hasil dari

kloning mempermudah pengekstrakan produk-produk protein yang dihasilkan

oleh DNA rekombinan, seperti interferon dan zat-zat lainnya yang bermanfaat

bagi manusia.

Cara Kerja Kloning :

Suatu materi genetika, misalnya DNA, ditambahkan dengan enzim

endonuklease restriksi untuk memotong DNA tersebut menjadi beberapa

bagian.

Salah satu potongan DNA tersebut disisipkan pada sebuah plasmid dari

bakteri yang telah dipotong dengan enzim endonuklease restriksi yang

sama.

Hasil penyisipan antara DNA yang dan plasmid disebut plasmid

rekombinan.

Setelah terbentuk plasmid rekombinan, langkah selanjutnya memasukkan

plasmid tersebut ke dalam bakteri Escherichia coli dicampur.

Bakteri Escherichia coli yang telah mengandung plasmid rekombinan

dibiakkan pada sebuah medium dengan suhu 37 derajat celcius selama 24

jam. Bakteri akan berkembang biak dengan sendirinya.

ILUSTRASI KLONING

Contoh-contoh hasil rekayasa genetika:

GenPharm, sebuah pabrik biokimia di California, melakukan eksperimen terhadap Herman, seekor kerbau yang memiliki gen untuk menghasilkan human lactoferrin (HLF). HLF dapat menghasilkan antibakteri dan membantu tranportasi zat besi. Keturunan betina dari Herman sekarang dapat memproduksi susu yang mengandung HLF.

Etilen, hormon tanaman yang menyebabkan buah membusuk dan bunga menjadi layu. Para ilmuwan di Purdue telah menemukan gen yang bertanggung jawab atas respon bunga terhadap etilen dan menukarnya dengan gen yang tidak peka terhadap etilen. Bunga carnation transgenik hasil rekayasa mereka dapat bertahan selama 3 minggu setelah dipetik, sedangkan carnation biasa hanya dappat bertahan selama 3 hari.

Ilmuwan perikanan Kanada telah menggabungkan gen penghasil hormon pertumbuhan ke dalam embrio salmon, menciptakan salmon transgenik pertama. Salmon-salmon transgenik 11 kali lebih berat dibandingkan salmon biasa.

Sebuah tim peneliti dari Amerika dan Australia telah merekayasa gen yang dapat menghasilkan enzim yang menghalangi kumbang untuk memakan kacang-kacangan yang disimpan di toko.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Kesimpulan yang bisa diambil dari makalah ini adalah:

Struktur asam nukleat merupakan polimer, dimana monomernya adalah

nukleotida. Nukleotida jika dihidrolisis menghasilkan nukleosida dan asam

fosfat. Nukleosida terdiri dari gula pentosa dan basa nitrogen. Asam

nukleat terikat pada protein bersifat basa.

Asam Nukleat

Nukleotida Protein

Nukleosida Asam Fosfat

Basa ProteinGula Pentosa

Proses replikasi DNA meliputi beberapa tahapan:

1. Tahap transkripsi, yakni proses perubahan basa molekul DNA menjadi

basa molekul RNA. Salah satu dari kedua untai DNA berperan sebagai

cetakannya, disebut sebagai sense. Untai DNA ini memiliki urutan

basa yang komplementer dengan urutan bas RNA hasil transkripsi,

disebut sebagai antisense.

2. Tahap translasi, yakni proses penerjemahan kode genetik dalam RNA

yang dibaca dalam urutan tiga basa (triplet) menjadi asam amino.

Salah satu contoh aplikasi DNA dalam bidang teknologi adalah

mencipatakan bakteri dengan plasmid yang telah direkombinasi dengan

DNA manusia untuk memproduksi interferon.

DAFTAR PUSTAKA

Campbell, Neil A. , Reece, Jane B. 2011. Biology 9th Edition. San Fransisco : Pearson Education Inc

Johnson, Raven. Biology 6th Edition

Stansfield, William. Molecular and Cell Biology. 2003 . New York : Mc Graw Hill

Lehninger, A.L. Terjemahan Maggy Thenawidjaja.  1990.  Dasar-dasar

Biokimia,Erlangga: Jakarta