DNA Sebagai Materi Genetik (Biokimia)

5/26/2018 DNA Sebagai Materi Genetik (Biokimia)

1/26

BIOKIMIA 2

REPLIKASI DNA

DNA sebagai Materi Genetik

DISUSUN OLEH:

IIN MARGARETA (06101410013)

Dosen Pengasuh:

Drs. Made Sukaryawan, M. Si

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2014


2/26

REPLIKASI DNA

Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai gandaDNA. Padasel, replikasi

DNA terjadi sebelumpembelahan sel. Prokariota terus - menerus melakukan replikasi DNA.

Padaeukariota,waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase Ssiklus sel,

sebelummitosis ataumeiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzimDNA

polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida - nukleotida penyusun

polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang

disebutreaksi berantai polimerase (PCR).

Garpu Replikasi

Garpu replikasi atau cabang replikasi (replication fork) ialah struktur yang terbentuk

ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzimhelikaseyang

memutusikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya

untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian

tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua

untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase

membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh

enzimprimasedan disebutprimer.

DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida

dalam hal ini, deoksiribonukleotidake ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang

sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'3', sedangkan
http://id.wikipedia.org/wiki/DNAhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi)http://id.wikipedia.org/wiki/Pembelahan_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Prokariotahttp://id.wikipedia.org/wiki/Eukariotahttp://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mitosishttp://id.wikipedia.org/wiki/Meiosishttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://id.wikipedia.org/wiki/DNA_polimerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/DNA_polimerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Nukleotidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_berantai_polimerasehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Ikatan_hidrogenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Ikatan_hidrogenhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_berantai_polimerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Nukleotidahttp://id.wikipedia.org/wiki/DNA_polimerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/DNA_polimerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Enzimhttp://id.wikipedia.org/wiki/Meiosishttp://id.wikipedia.org/wiki/Mitosishttp://id.wikipedia.org/wiki/Siklus_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Eukariotahttp://id.wikipedia.org/wiki/Prokariotahttp://id.wikipedia.org/wiki/Pembelahan_selhttp://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi)http://id.wikipedia.org/wiki/DNA


3/26

DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'5'. Namun demikian, salah

satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'5', sementara untaian lainnya

berorientasi 5'3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah

5'3'. Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.

Replikasi DNA. Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai

tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan topoisomerase (11) yang mengurangi

tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein pengikat untaian

tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk

oligonukleotida RNA yang disebutprimer(5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat

pada seuntai tunggal DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer,

membentuk untaian tunggal DNA baru yang disebutleading strand(2) dan lagging

strand(1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus mensintesis segmen-

segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4)

kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strandtersebut.

Pembentukan leading strand

Pada replikasi DNA, untaian pengawal (leading strand) ialah untaian DNA yang

disintesis dengan arah 5'3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase

mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan

sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu

replikasi.

Pembentukan lagging strand

Lagging strandialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan

dengan leading strandpada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen

yang disebutfragmen Okazaki. Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA

polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA

tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fragmen_Okazaki&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fragmen_Okazaki&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fragmen_Okazaki&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:DNA_replication_numbered.svghttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Fragmen_Okazaki&action=edit&redlink=1


4/26

disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida

baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA.DNA ligase lalu

menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis lagging

strandmenjadi lengkap.

Dinamika pada garpu replikasi

Bukti-bukti yang ditemukan belakangan ini menunjukkan bahwa enzim dan protein

yang terlibat dalam replikasi DNA tetap berada pada garpu replikasi sementara DNA

membentuk gelung untuk mempertahankan pembentukan DNA ke dua arah. Hal ini

merupakan akibat dari interaksi antara DNA polimerase,sliding clamp, dan clamp loader.

Sliding clamppada semua jenis makhluk hidup memiliki struktur serupa dan mampu

berinteraksi dengan berbagai DNA polimerase prosesif maupun non-prosesif yang ditemukan

di sel. Selain itu,sliding clampberfungsi sebagai suatu faktor prosesivitas. Ujung-Csliding

clampmembentuk gelungan yang mampu berinteraksi dengan protein-protein lain yang

terlibat dalam replikasi DNA (seperti DNA polimerase dan clamp loader). Bagian

dalamsliding clampmemungkinkan DNA bergerak melaluinya. Sliding clamptidak

membentuk interaksi spesifik dengan DNA. Terdapat lubang 35A besar di tengahclampini.

Lubang tersebut berukuran sesuai untuk dilalui DNA dan air menempati tempat sisanya

sehingga clampdapat bergeser pada sepanjang DNA. Begitu polimerase mencapai ujung

templat atau mendeteksi DNA berutas ganda (lihat di bawah),sliding clampmengalami

perubahan konformasi yang melepaskan DNA polimerase.

Clamp loadermerupakan protein bersubunit banyak yang mampu menempel

padasliding clampdan DNA polimerase. DenganhidrolisisATP,clamp loaderterlepas

darisliding clampsehingga DNA polimerase menempel padasliding clamp. Sliding

clamphanya dapat berikatan pada polimerase selama terjadinya sintesis utas tunggal DNA.

Jika DNA rantai tunggal sudah habis, polimerase mampu berikatan dengan subunit

pada clamp loaderdan bergerak ke posisi baru pada lagging strand. Pada leading

strand, DNA polimerase IIIbergabung dengan clamp loader dan berikatan dengansliding

clamp.

Replikasi di prokariota dan eukariota

Replikasi DNA prokariota
http://id.wikipedia.org/wiki/DNA_ligasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Hidrolisishttp://id.wikipedia.org/wiki/ATPhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_polimerase_III&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_polimerase_III&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/ATPhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hidrolisishttp://id.wikipedia.org/wiki/DNA_ligase


5/26

Replikasi DNAkromosomprokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan

siklus pertumbuhannya. Daerah ori padaE. coli, misalnya, berisi empat buah tempat

pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb. Sintesis protein

DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan

dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA

kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk

sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan

menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi.

Protein DnaA membentuk struktur kompleks yang terdiri atas 30 hingga 40 buah

molekul, yang masing-masing akan terikat pada molekul ATP. Daerah ori akan mengelilingi

kompleks DnaA-ATP tersebut. Proses ini memerlukan kondisi superkoiling negatif DNA(pilinan kedua untai DNA berbalik arah sehingga terbuka). Superkoiling negatif akan

menyebabkan pembukaan tiga sekuens repetitif sepanjang 13 pb yang kaya dengan AT

sehingga memungkinkan terjadinya pengikatan protein DnaB, yang merupakan

enzimhelikase, yaitu enzim yang akan menggunakan energi ATP hasil hidrolisis untuk

bergerak di sepanjang kedua untai DNA dan memisahkannya.

Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi

olehproteinpengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (Ssb) untukmelindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA

primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek

untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah. Agar replikasi dapat terus

berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini karena pembukaan

heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling

negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga

diperlukan enzim lain, yaitutopoisomerase tipe II yang disebut denganDNA girase.EnzimDNA girase ini merupakan target seranganantibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat

mencegah berlanjutnya replikasi DNAbakteri.Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA

terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu

kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval

1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase.

Primer baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal akan

mengalamielongasi dengan bantuan holoenzim DNA polimerase III. Kompleks multisubunitini merupakan dimer, separuh akan bekerja pada untai pengarah dan separuh lainnya bekerja
http://id.wikipedia.org/wiki/Kromosomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Prokariotahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Proteinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Topoisomerase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_girase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Antibiotikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elongasi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elongasi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Bakterihttp://id.wikipedia.org/wiki/Antibiotikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=DNA_girase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Topoisomerase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Proteinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Helikase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Prokariotahttp://id.wikipedia.org/wiki/Kromosom


6/26

pada untai tertinggal. Dengan demikian, sintesis pada kedua untai akan berjalan dengan

kecepatan yang sama.

Masing-masing bagian dimer pada kedua untai tersebut terdiri atas subunit a, yang

mempunyai fungsi polimerase sesungguhnya, dan subunit e, yang mempunyai fungsipenyuntingan berupaeksonuklease35. Selain itu, terdapat subunit b yang menempelkan

polimerase pada DNA. Begitu primer pada untai tertinggal dielongasi oleh DNA polimerase

III, mereka akan segera dibuang dan celah yang ditimbulkan oleh hilangnya primer tersebut

diisi oleh DNA polimerase I, yang mempunyai aktivitas polimerase 5 3, eksonuklease 5

3, dan eksonuklease penyuntingan 3 5. Eksonuklease 5 - 3 membuang primer,

sedangkan polimerase akan mengisi celah yang ditimbulkan. Akhirnya, fragmen-fragmen

Okazaki akan dipersatukan oleh enzimDNA ligase.Secara in vivo, dimer holoenzim DNApolimerase III dan primosom diyakini membentuk kompleks berukuran besar yang disebut

dengan replisom. Dengan adanya replisom sintesis DNA akan berlangsung dengan kecepatan

900 pb tiap detik. Kedua garpu replikasi akan bertemu kira-kira pada posisi 180 C dari ori.

Di sekitar daerah ini terdapat sejumlah terminator yang akan menghentikan gerakan garpu

replikasi. Terminator tersebut antara lain berupa produk gen tus, suatu inhibitor bagi helikase

DnaB. Ketika replikasi selesai, kedua lingkaran hasil replikasi masih menyatu. Pemisahan

dilakukan oleh enzimtopoisomerase IV. Masing-masing lingkaran hasil replikasi kemudian

disegregasikan ke dalam kedua sel hasil pembelahan.

Replikasi DNA eukariota

Padaeukariota, replikasi DNA hanya terjadi pada fase S di dalaminterfase. Untuk

memasuki fase S diperlukan regulasi oleh sistem protein kompleks yang disebut siklin dan

kinase tergantung siklin atau cyclin-dependent protein kinases (CDKs), yang berturut-turut

akan diaktivasi oleh sinyal pertumbuhan yang mencapai permukaan sel. Beberapa CDKs

akan melakukan fosforilasi dan mengaktifkan protein-protein yang diperlukan untuk inisiasipada masing-masing ori.

Berhubung dengan kompleksitas strukturkromatin, garpu replikasi pada eukariota

bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA

harus dilepaskan darinukleosompada garpu replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan

diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu

sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakanmamalia.
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Eksonuklease&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/DNA_ligasehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Topoisomerase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Eukariotahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Interfase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kromatinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Nukleosomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mamaliahttp://id.wikipedia.org/wiki/Mamaliahttp://id.wikipedia.org/wiki/Nukleosomhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kromatinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Interfase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Eukariotahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Topoisomerase&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/DNA_ligasehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Eksonuklease&action=edit&redlink=1


7/26

Sederetan sekuens tandem yang terdiri atas 20 hingga 50 replikon mengalami inisiasi

secara serempak pada waktu tertentu selama fase S. Deretan yang mengalami inisasi paling

awal adalaheukromatin, sedangkan deretan yang agak lambat adalahheterokromatin.

Daerahsentromer dantelomer dari DNA bereplikasi paling lambat. Pola semacam ini

mencerminkan aksesibilitas struktur kromatin yang berbeda-beda terhadap faktor inisiasi.

Seperti halnya pada prokariota, satu atau beberapa DNA helikase dan Ssb yang disebut

dengan protein replikasi A atau replication proteinA (RP-A) diperlukan untuk memisahkan

kedua untai DNA. Selanjutnya, tiga DNA polimerase yang berbeda terlibat dalam elongasi.

Untai pengarah dan masing-masing fragmen untai tertinggal diinisiasi oleh RNA primer

dengan bantuan aktivitas primase yang merupakan bagian integral enzim DNA polimerase a.

Enzim ini akan meneruskanelongasi replikasi tetapi kemudian segera digantikan oleh DNA

polimerase d pada untai pengarah dan DNA polimerase e pada untai tertinggal. Baik DNA

polimerase d maupun e mempunyai fungsi penyuntingan. Kemampuan DNA polimerase d

untuk menyintesis DNA yang panjang disebabkan oleh adanyaantigenperbanyakan nuklear

sel atau proliferating cell nuclear antigen (PCNA), yang fungsinya setara dengan subunit b

holoenzim DNA polimerase III padaE. coli. Selain terjadi penggandaan DNA,

kandunganhiston di dalam sel juga mengalami penggandaan selama fase S.

Mesin replikasi yang terdiri atas semua enzim dan DNA yang berkaitan dengan garpu

replikasi akan diimobilisasi di dalam matriks nuklear. Mesin-mesin tersebut dapat

divisualisasikan menggunakan mikroskop dengan melabeli DNA yang sedang bereplikasi.

Pelabelan dilakukan menggunakan analogtimidin, yaitu bromodeoksiuridin (BUdR), dan

visualisasi DNA yang dilabeli tersebut dilakukan dengan imunofloresensi menggunakan

antibodi yang mengenali BUdR.

Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA

yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5 untai tertinggal. Dengandemikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung

kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif sederhana yang

tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3 melampaui ujung 5. Enzim telomerase

mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan

sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi

penambahan sekuens repetitif pada ujung 3.

Hal yang menarik adalah bahwa aktivitastelomerase mengalami penekanan di dalamsel-sel somatis pada organisme multiseluler, yang lambat laun akan menyebabkan
http://id.wikipedia.org/wiki/Eukromatinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Heterokromatinhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sentromer&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Telomerhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elongasi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Antigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Histonhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Timidin&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Telomerasehttp://id.wikipedia.org/wiki/Telomerasehttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Timidin&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Histonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Antigenhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Elongasi&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Telomerhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Sentromer&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Heterokromatinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Eukromatin


8/26

pemendekan kromosom pada tiap generasi sel. Ketika pemendekan mencapai DNA yang

membawa informasi genetik, sel-sel akan menjadi layu dan mati. Fenomena ini diduga sangat

penting di dalam proses penuaan sel. Selain itu, kemampuan penggandaan yang tidak

terkendali pada kebanyakan selkankerjuga berkaitan dengan reaktivasi enzim telomerase.

Proses replikasi DNA

Pertama adanya replication origin, kemudian pembukaan local DNA helix dan adanya

RNA primer synthesis. Replikasi:> ORC menempel pada ACS (ORI) :> sehingga pilinan

membuka dengan bantuan helikase. Perlu DNA primase untuk membuat RNA primersintesis, karena DNA polymerase tidak bisa mensintesis tanpa ada primer.Kemudian terjadi

proses replikasi. Karena arah DNA anti parallel maka perlu Leading strand dan

lagging strand. Dari ORI didapatkan 2 replication fork

Ada ORI dan helikase yang membuka pilinan terus sampai terbentuk replication

bubble. Untuk replikasi perlu:

1.ORI

2. Helikase

3. Replication bubble

Selanjutnya perlu primase untuk membuka primary. Merah RNA, Biru DNA. Bubble

semakin besar, replikasi berlanjut dan 1 ORI akan membentuk 2 replication fork

Replication fork pada plasmid

Terdapat 2 parental strand (run occusite direction) yang bersifat antiparalel: 5-3 dan

3-5. DNA polymerase hanya mensintesis/mempolimerasi dari arah 5-3. Satu strain bisasecara kontinyu disintesis yaitu yang 5-3 (leading strain). Sementara yang 3-5 tidak bisa

dibentuk, tetapi tetap harus dibentuk dengan 5-3, sehingga perlu satu strain yang terbentuk

dari small discontinue peaces yang disebut sebagai lagging strain. Small peaces disebut

okazaki fragmen.

Pada leading strand karena arahnya sudah dari 5-3 maka tinggal menambah saja.

Sedangkan pasangannya (lagging strain) karena arahnya 3-5maka hanya diam, tetapi pada

titik tertentu akan ditambahkan primase lagi dan akan mensintesis lagi dari arah 5 -3
http://id.wikipedia.org/wiki/Kankerhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kanker


9/26

(okazaki fragmen: fragmen 2 potongan kecil yang terjadi pada saat replikasi pada lagging

strain)-> Pada langging strand arahnya dari 3 5

Okazaki fragment: fragment potongan kecil pada saat replikasi yang terjadi pada

lagging strand template. Yang terjadi pd Okazaki fragment (OF): kita punya RNA primer

sehingga di OF ada RNA-DNA hybrid. Tetapi RNA harus dibuang oleh RNase H. Setelah itu

untuk menggantikan RNA dibutuhkan polymerase delta (delta) yang bisa bersifat

exonuclease tetapi juga bisa bersifat endonuclease, yaitu mereplace atau menempatkan dNTP.

Pada saat RNA dibuang maka akan digantikan dengan DNA polymerase delta yang baru

sampai hilang sama sekali. Tetapi masih belum lengkap karena masih ada celah sehingga

perlu DNA ligase untuk menempelkan. Akhirnya diperoleh 2 strain yang sama persis.

Protein yang dibutuhkan dalam replication fork yaitu:

- Helicase: fungsinya untuk membuka (unwinding) parental DNA

- Single-stranded DNA-binding protein: untuk menstabilisasi unwinding, untuk mencegah

DNA yang single-stranded agar tetap stabil (tidak double straded lagi).

- Topoisomerase: untuk memotong (breakage) pada tempat-tempat tertentu.

DNA Polimerase yang memiliki DNA single-strand binding protein monomer yang

bertugas untuk mencegah supaya DNA tidak hanya menempel dengan lawannya tetapi

juga bisa membentuk hairpins. Karena sudah terbuka sehingga ada basa-basa tertentu yang

saling berpasangan sehingga terbentuk hairpins. Supaya tidak terbentuk hairpins maka

didatangkan single strand binding protein supaya tetap lurus dan tidak berbelok-belok.

Topoisomerase, cirinya memotong DNA pada tempat tertentu sehingga mudah untuk

memutar karena sudah dipotong. Tugasnya adalah memasangkan kembali DNA yang

terpotong.

Protein aksesori: Brace protein, : Replication factor C (RFC), supaya DNA

polimerasenya menempelnya stabil (tidak mudah terlepas dari DNA template).

Sliding-clamps protein, supaya kedudukannya stabil dan tidak goyang2.

Proses pada leading dan lagging strand berlangsung secara bersamaan, tetapi proses

pada lagging bertahap. Ada DNA polimerase dan sliding clamps. Sintesis terjadi pada leading

strand terlebih dahulu. Pada tahap tertentu DNA primase akan ditambahkan sehingga clamps-

nya datang lagi. Setelah proses replikasi selesai maka RNA akan segera dibuang digantikandengan DNA yang baru.


10/26

Perangkat untuk replikasi: DNA polimerasi, brace, clamp, DNA helicase, single-

strand binding protein, primase, topoisomerase. Setelah direplikasi ujung DNA harus ada

telomere (ujung DNA). Bila tidak ada telomere maka kromosom akan saling menempel

sehingga kromosom tidak 46 tetapi dalam bentuk gandeng2 (tidak diketahui).

Chromosome end: Pada lagging strand, di akhir replikasi ujungnya akan dihilangkan,

RNA juga akan dihilangkan, sehingga hasil replikasi menjadi lebih pendek. Hal ini terjadi

karena menggunakan primer RNA untuk proses replikasi, dan RNA primer setelah replikasi

harus dibuang dan tidak bisa digantikan. Untuk mengatasinya maka diadakan telomerase

yang dibuat berkali-kali. (slide 76: TTGGGGTTGGGTTGGGG). Telomer dibuat oleh enzim

telomerase. Telomer: ujung yang merupakan non coding DNA sehingga kalau memendek

tidak akan menjadi masalah karena tidak mengkode apapun. Telomer diadakan untukmengantisipasi pada saat replikasi karena DNA akan memendek. EXTENDS 3 PRIMARY

GENE --> TELOMERE, dan enzim yang membuatnya : telomerase. Semua sel selain stem

sel tidak punya telomere. Pada saat sel replikasi maka akan selalu memendek. Sampai pada

suatu titik tertentu yang merupakan signal bagi sel untuk berhenti membelah. Karena

kemampuan sel untuk membelah dibatasi oleh panjangnya telomerase. Pada saat telomere

memendek sampai batas tertentu maka akan memberikan sinyal bagi sel untuk berhenti

membelah. Sedangkan pada stem sel yang memiliki telomerase, maka kemampuanmembelahnya tidak terbatas karena pada saat telomere habis maka telomerase akan

membentuk telomere baru. Hal ini yang dimanfaatkan oleh sel kanker karena sel kanker

memiliki telomerase sehingga sel kanker dapat terus membelah. Manusia memiliki

kemampuan replikasi sel yang terbatas karena keterbatasan telomere, shg bila telomere habis

sel akan berhenti membelah.

Replikasi DNA merupakan proses penggandaan / duplikat rantai DNA

menghasilkan DNA yang baru. Terdapat tiga hipotesis mengenai replikasi DNA yaitu :

1. Hipotesis pertama, menyatakan bahwa pada proses replikasi DNA, DNA yang lama

akan tetap dan langsung menghasilkan double helix yang baru, disebut dengan konservatif.

2. Hipotesis kedua yaitu, menyatakan bahwa double helix akan terputus putus dan

selanjutnya segmen segmen tersebut akan membentuk segmen-segmen baru yang

bergabung dengan segmen-segmen lama dan akan membentuk DNA yang baru. Hipotesis ini

disebut dispersif.


11/26

3. Hipotesis ketiga yaitu, menyatakan bahwa dua pita spiral dari double helix akan

memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya, disebut dengan semi

konservatif.

Teori mengenai replikasi DNA oleh Watson dan Crick menyatakan bahwa proses

replikasi DNA terjadi secara semikonservatif. Hipotesis ini mendapat dukungan kuat dari

M.S.Meselson dan F.W. Stahl. Mereka melakukan percobaan dengan menggunakan baktei

Escherichia coli sebagai organisme percobaan.

Replikasi heliks DNA dimulai dengan pemisahan kedua untaian DNA yang saling

melengkapi. Setiap untaian kemudian bertindak sebagai cetakan untuk pembentukan sebuah

molekul DNA baru melalui penambahan deoksiribonukleosid trifosfat secara berurutan.

Nukleotid yang harus ditambahkan pada setiap tahapan dipilih melalui suatu proses yang

mengharuskannya membentuk perpasangan basa komplementer dengan nukleotid berikutnya

dalam untaian induk, sehingga dengan demikian membentuk sebuah untaian DNA baru yang

saling melengkapi dengan untaian induk. Pada akhirnya informasi genetik diduplikasi secara

keseluruhan sehingga terbentuklah dua buah heliks rangkap DNA yang lengkap, masing-

masing mempunyai urutan nukleotid yang identik dengan urutan pada heliks DNA induk

yang bertindak sebagai cetakan. Karena setiap molekul DNA turunan tersusun dari sebuah

untaian asli dan sebuah untaian bentukan baru.

Enzim yang berperan dalam proses replikasi DNA :

1. Enzim Helicase

Enzim ini berfungsi untuk memotong untaian DNA yang doble heliks pada proses replikasi

DNA menggunakan enegi kimia.

2. Enzim topoisomerase

Berfungsi untuk membantu helicase untuk memotong untaian DNA dengan mengurangi

tegangan untaian DNA.

3. Enzim DNA polimerase

Berfungsi untuk memperpanjang untaian DNA baru.

4. Enzim Ligase


12/26

Berfungsi untuk melekatkan fragmen-fragmen okazaki.

5. Enzim Primerase

Enzim yang memungkinkan akses pembentukan RNA primer.

Tahapan replikasi DNA :

1. Struktur DNA yang doble helix diputuskan ikatannya oleh enzim DNA helicase

membentuk DNA dengan untaian tunggal. Proses awal pemutusan atau titik awal replikasi ini

disebut dengan ORI ( The Origin of Replication ). Dan akan membentuk percabangan untaian

struktur DNA ( replication fork ).

2. Struktur DNA tunggal yang terbentuk distabilkan oleh protein-protein pengikat DNAyag disebut Single Srand Biding protein ( SSB ).

3. Helikase pada proses sintesis DNA yang baru akan berikatan dengan enzim primerase

untuk memungkinkan akses pembentukan RNA primer.

4. Enzim polimerase akan memulai replikasi DNA dan akan memperpanjang untaian

DNA yang terbentuk, yaitu leadding strand ( DNA yang disintesis secara kontinu dan lagging

strand (DNA yang disintesis dalam framen yang pendek ( 1-5kb) yang disebut fragmenOkazaki.

5. leading strand dan lagging strand selama selama replikasi DNA. DNA polimerase

memenjangkan untaian hanya dalam arah 5-3. Sedangkan lagging strand harus tumbuh

kontinu dengan arah 3-5.

6. Enzim ligase kemudian berperan dalam menyambungkan fragmen-fragmen tersebut.

Kesalahan-kesalahan dalam replikasi DNA menyebab mutasi. Salah satu ciri yangpaling mengesankan dalam replikasi DNA adalah ketelitiannya. Dalam proses tersebut

terdapat beberapa mekanisme pengoreksi yang bertugas membuang nukleotid yang salah

posisi; akibatnya, urutan nukleotid dalam sebuah molekul DNA disalin dengan kesalahan

kurang dari satu untuk setiap 109 nukleotid yang ditambahkan. Bagaimanapun, jarang sekali

mesin replikasi melewatkan beberapa buah nukleotid, atau justru menambahkan nukleotid

lebih dari semestinya, atau memasangkan sebuah T padahal semastinya adalah C, atau

memasangkan sebuah A padalh seharunya G.


13/26

Setiap perubahan seperti ini dalam urutan DNA adalah sebuah kesalahan genetik

disebut mutasi, yang akan terus disalindan di transmisikan ke semua generasi sel berikutnya,

karena urutan DNA yang salah secar lugu akan diangga sebagai urutan yang benar. Akibat

yang ditimbulkan oleh kesalahan semacam ini bisa besar, karena perubahan sebuah nukleotid

tunggal saja dapat menimbulkan pengaruh-pengaruh yang tidak sepele terhadap sel,

tergantung dari di bagian mana mutasi telah terjadi.

Para pakar genetika menyakini bahwa gen-gen menentukan struktur setiap protein.

Dengan demikian, mutasi dalam sebuah gen yang disebabkan oleh berubahnya urutan DNA,

myngkin menagkibatkan tidak aktifnya protein yang sangat penting dan ini menyebabkan sel

yang bersangkutan mati. Sebuah mutasi mungkindapat terjadi di bagian tidak penting

sehingga tidak menimbulkan pengaruh sama sekali, mutasi ini disebut dengan silent mutasi.

Kesalahan pemasangan awal antara nukleotida yang baru masuk dan nukleotida yang

sudah ada di untai cetakan 100.000 kali lebih umum terjadi suatu tingkat kesalahn sebesar 1

dalam 10.000 pasangan basa. Salah satu mekanisme perbaikan DNA, perbaikan salah pasang

( mismatch repair ), memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin.

Selama replikasi DNA, DNA polimerase sendirilah yang melakukan perbaikan salah pasang.

Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida terhadap cetakannya begitu nukleotida

ditambahkan pada untaian.

Selain perbaikan kasalahan replikasi, pemeliharaan informasi genetik yang dikode

dalam DNA juga menuntut perbaikan kerusakan pada DNA yang ada. Molekul-molekul

DNA selalu terancam oleh agen fisis dan kimiawi yang bisa melukai. Zat-zat kimia reaktif,

emisi radioaktif, sinar X, dan cahaya ultraviolet dapat mengubah nukleotida dengan cara yang

dapat berpengaruh pada informasi genetik yang terkode, umumnya berpengaruh buruk.

Seperti halnya perbaikan salah pasang, kebanyakan mekanisme perbaikan DNA rusak

memanfaatkan struktur pasangan basa yang dimiliki DNA. Biasanya, satu segman dari untai

yang mengandung kerusakan dipotong habis dan dibuang( dieksisi, excised ) oleh suatu

enzim pemotong DNA yaitu Nuklease. Dan celah yang terbentuk diisi dengan nukleotida-

nukleotida yang pasangannya sesuai dengan nukleotida yang terdapat dalam untai yang tidak

rusak. Enzim yang terlibat dalam pengisian celah ini adalah DNA polimerase dan DNA

ligase. Perbaikan DNA tipe ini disebut perbaikan eksisi ( excision repair ).


14/26

DNA SEBAGAI MATERI GENETIKA

Alam memperlihatkan mekanisme hayati untuk mempertahankan ciri khas mahluk

hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Mekanisme ini terjadi ada semua tingkat

mahluk hidup. Dari yang paling rendah sampai paling komplek sekalipun. Ciri atau sifat khas

mahluk hidup tampak dari ciri morfologis, ciri anatomi maupun ciri tingkah laku yang dapat

diamati dan diukur.

Gregory Mendel (1822-1884) adalah orang pertama mengamati pewarisan sifat ini.

Dari hasil percobaan tahun (1866). Mendel menarik kesimpulan bahwa sifat-sifat

karakteristik dari kedua induk dapat diwariskan ke generasi berikutnya melalui segregasi.

Selanjutnya, August Weisman pada tahun 1892, mengemukakan bahwa sifat yang diwariskan

tersebut dilakukan oleh senyawa yang berasal dalam inti sel. Senyawa tersebut dalam

penelitian lanjutan disebut kromosom. Tahun 1869 seorang ahli ilmu kimia

berkebangsaan Jerman bernama Friedrich Miescher menyelidiki susunan kimia dari nucleus

sel. Ia mengetahui bahwa nukleus sel tidak terdiri dari karbohidrat, protein maupun lemak,

melainkan terdiri dari zat yang mempunyai pengandungan fosfor sangat tinggi. Oleh karena

zat itu terdapat di dalam nukleus sel, maka zat itu disebutnya nuklein. Nama ini kemudian

dirubah menjadi asam nukleat, karena asam ikut menyusunnya. Walter Sutton, tahun 1903,

mengemukakan bahwa kromosom merupakan benda-benda sel yang mengandung unit-unit

pewarisan. Unit tersebut oleh Wilhem Johannsen disebut gen (1909). Dan pada tahun

1926,Herman Muller membuktikan bahwa sinar-X memicu perubahan genetik lalat buah.

Penemuan DNA (Deoxyribonucleic acid) sebagai materi genetik pada awalnya

menimbulkan pro dan kontra. Pengetahuan tentang kromosom yang tersusun dari protein dan

asam nukleat, mulanya lebih condong menganggap bahwa protein sebagai materi genetik.

Hal ini berkaitan dengan peranan protein yang sangat dinamis dalam kehidupan sel.

Anggapan protein sebagai materi genetik terus dianut hingga tahun 1950-an. Sementara asam

nukleat karena dianggap terlalu kecil dan strukturnya terlalu sederhana, hanya sedikit sekali

mendapat perhatian sebagai materi genetik.

Percobaan Griffith dalam tahun 1928. la menemukan bahwa bakteri Diplococcus

pneumoniae (biasa disebut Pneumococcus), bila dipelihara di laboratorium,

maka berdasarkan bentuk koloninya dapat dibedakan dua bentuk, yaitu bentuk kasar (K) dan

bentuk halus (H). Kedua bentuk bakteri ini biasanya tumbuh murni, artinya tidak bercampur.Griffith dapat menunjukkan bahwa apabila koloni bentuk H dibunuh karena direbus dan


15/26

sisanya dicampur dengan bakteri bentuk K yang hidup, maka beberapa dari bakteri bentuk K

ini ditransformasi (dirubah) ke bakteri bentuk H. Bakteri bentuk H ini kemudian tumbuh

murni seperti halnya dengan sisa bakteri K yang tidak mengalami transformasi.

Jadi secara singkat:

H mati + K hidup H hidup + K hidup

Ini berarti bahwa suatu substansi yang terdapat di dalam bakteri H yang mati telah

dipindahkan ke bakteri K dan merupakan sifat genetik dari bakteri K.

Pada pertengahan tahun 1940-an arah penelitian tentang bahan genetis mulai

beralih dari protein ke DNA, salah satu jenis asam nukleat mahluk hidup. Tahun

1944, Oswalt Avery, Colin Mac Leod dan Maclyn McCarty dengan menggunakan ekstrak

DNA berhasil menunjukkan bahwa DNA merupakan senyawa yang bertanggung jawab

dalam proses transformasi bakteri strain R (rough) yang kurang virulen dan kasar menjadi

strain S (smooth) yang sangat virulen dan halus.

Penelitian yang menunjukkan bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik dan

bukan protein, dilakukan oleh Alfred Hershey dan Martha Chase ada tahun 1952. Percobaan

pembuktian DNA sebagai bahan informasi genetik dilakukan melalui pelabelan DNAdengan 32P dan protein dengan 35S asal virus bakteriofag T2. Hasil analisis bakteri yang

terinfeksi dalam sel bakteri kemudian mengendalikan metabolisme sel bakteri guna

kepentingan bakteriofag, biosintesis DNA, dan protein bakteriofag. Sebaliknya sedikit sekali

yang mengandung 35S (protein bakteriofag induk).

Pada tahun 1953, James D. Watson, ahli Biokimia Amerika Serikat dan Francis

Crick, ahli biofisika Inggris, mampu mengidentifikasi rantai asam deoksiribonukleat di dalam

kromosom inti sel, tempat rantai DNA bernaung. Struktur yang ditemukan adalah rantai

ganda antiparalel, yang terbukti membawa ribuan gen yang menentukan sifat-sifat mahluk

hidup. Sekarang tidak terbantahkan lagi bahwa DNA merupakan materi genetik

STRUKTUR DNA (Asam deoksiribonukleat)

Bagian terbesar dari DNA terdapat di dalam kromosom. Sedikit DNA terdapat juga di

dalam organel seperti mitokondria dari tumbuhan dan hewan, dan dalam kloroplast dari

ganggang dan tumbuhan tingkat tinggi. Ada perbedaan nyata antara DNA yangterdapat didalam kromosom dan di dalam mitokondria maupun kloroplast. DNA di dalam mitokondria


16/26

dan kloroplast tidak ada hubungannya dengan protein histon dan bentuk molekulnya bulat

seperti yang terdapat pada bakteri dan ganggang biru. Sel tumbuhan dan hewan mengandung

kira-kira 1000 kali lebih banyak DNA daripada yang dimiliki sel bakteri.

Asam nukleat tersusun atas nukleotida (mononukleotida), yang bila terurai terdiri

dari gula, fosfat dan basa yang mengandung nitrogen. Basa nitrogen dan gula pentosa

deoksiribosa melalui ikatan glikosida membentuk molekul nukleosida. Ikatan glikosida

tersebut terjadi antara atom C-1 gula pentosa dengan atom N-1 pirimidin atau atom N-9

purin. Karena banyaknya nukleotida yang menyusun molekul DNA, maka molekul DNA

merupakan suatu polinukleotida.

Tiga komponen dasar molekul DNA yaitu:

1. Gula. Molekul gula yang menyusun DNA adalah sebuah pentosa, yaitu deoksiribosa

2. Fosfat. Molekul fosfatnya berupa PO4.

3. Basa. Basa nitrogen yang menyusun molekul DNA dibedakan atas:

a. Kelompok pirimidin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - sitosin (S)- timin (T)

b. Kelompok purin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - adenin (A) - guanin (G)

Struktur fisik dan kimia DNA dikemukakan James D. Watson dan Francis Crick.

DNA mempunyai dua rantai polinukleotida anti-paralel dalam heliks ganda. Ciri-ciri utama

model DNA heliks ganda yang diusulkan Watson dan Crick adalah sebagai berikut:


17/26

1. Molekul DNA mengandung dua rantai polinukleotida yang terikat satu dengan yang lain

dalam heliks ganda putar kanan.

2. Diameter heliks ganda tersebut adalah 2 nm.

3. Kedua rantai antiparalel (polaritas berlawanan), yaitu kedua rantai berorientasi dalam arah

berlawanan satu rantai arah 5 ke 3 dan rantai lain dari 3 ke 5.

4. Kerangka gula fosfat berada pada di sisi luar heliks ganda sementara basa terorientasi pada

pusat sumbu.

5. Basa-basa rantai yang berlawanan diikat bersama melalui ikatan hydrogen. Basa A elalu

berpasangan dengan T (dua ikatan hydrogen) dan G dengan C (tiga ikatan hydrogen).

6. Pasangan basa terpisah 0,34 nm (34 ) dalam heliks ganda. Putaran penuh (3600) heliks

mengambil 3,4 nm (0,34 ), sehingga ada 10 pasang basa setiap putaran.

7. Dua rantai yang mengikat pasangan basa pada cincin gulanya tidak berlawanan secara

langsung. Karena tulang punggung dua gula fosfat dari heliks ganda tidak sama panjang

dalam sumbu heliks sehingga menghasilkan lekukan antara tulang punggung. Lekukan

memiliki ukuran yang sama, sehingga disebut lekukan besar (mayor groove) dan lekukan

kecil (minor groove)

Kedua ujung rantai DNA linear dapat terikat secara kovalen satu sama lain

membentuk struktur lingkaran. Struktur tersebut dapat berbentuk acak (berlilitan) dan sirkular

terbuka. Pelilitan merupakan struktur DNA yang tertutup secara kovalen karena rantai

polinukleotidanya tetap utuh. Struktur ini tidak mempunyai ujung 5 atau 3 bebas. Jika salah

satu rantai polinukleotida putus, maka heliks ganda akan kembali ke bentuk normalnya

sebagai sirkular terbuka. Beberapa contoh struktur DNA berlillitan adalah DNA virus ST-40,

DNA plasmid bakteri.


18/26

Penelitian lanjutan oleh Wilkins dan kawan-kawan menemukan 3 macam struktur

DNA dan dinamakan struktur A, B, dan Z. Model struktur DNA paling stabil adalah struktur

B, seperti yang dikemukakan oleh Watson & Crick. Heliks ganda di alam (dalam larutan)

umumnya memiliki putar ke kanan (DNA-B). bila DNA memiliki basa purin dan pirimidin

berselang seling, terdapat kecenderungan bentuk B berubah menjadi bentuk Z yang

membentuk heliks zigzag. Bentuk A putar kiri, di antaranya terjadi bila rantai DNA berubah

menjadi tunggal untuk kemudian berpasangan dengan RNA.

Penelitian Chargaff (1955) melalui hidrolisis DNA membuktikan bahwa pada

berbagai macam makhluk ternyata banyaknya adenin selalu kira-kira sama dengan banyaknya

timin (A = T), demikian pula dengan sitosin dan guanin (S = G). Dengan perkataan

lain,aturan Chargaff menyatakan bahwa perbandingan A/T dan S/G selalu mendekati satu.


19/26

STRUKTUR DAN FUNGSI MATERI GENETIK

Makhluk hidup memiliki persenyawaan kimia yang sangat penting yang membawa

keterangan genetic dari sel khususnya atau dari makhlukdalam keseluruhannya dari satu

generasi ke generasi berikutnya. DNA sangat menarik perhatian para biologiwan modern

dalam abad ini, seperti halnya ahli kimia serta fisika tertarik pada atom. Oleh karena DNA

sangat erat hubungannya hamper dengan semua aktifitas biologi, maka banyak penyelidikan

telah dilakukan, bahkan kini masih terus berjalan untuk engetahui lebih banyak lagi tentang

DNA. DNA menempati urutan pertama dalam sitologi ( ilmu hal sel ), genetika, biologimolekul, mikrobiologi, biologi perkembangan, biokimia dan evolusi

Sel eukariot mempunyai DNA dalam jumlah sangat besar. Dalam sel tubuh manusia,

misalnya DNA, yang terkandung kira-kira seribu kali lebih banyak daripada dalam sebuah sel

bakteri. sementara sel beberapa hewan amfibi memiliki kandungan DNA lebih dari 10 kali

dari yang terkandung dalam tubuh kita. Sebagian DNA bersifat structural, yang

memungkinkan bagian-bagian pembawa informasi genetic membentuk sususnan rapat.

Sebagian DNA bersifat regulator, yaitu membantu mengaktifkan dan mengistirahatkan genyang mengatur sintesis protein (Bruce, 1994).


20/26

Nukleus terdiri atas banyak benang yang kaya protein yang terletak di dalam cairan

nucleus. Di dalam sel yang istirahat benang-benang ini dinamakan kromatin. Pada kromosom

terletak penentu-penentu genetic atau ketururnan yang dinamai gene dalam sususnan

berderet. Jumlah kromosom dalam badan sel adalah tetap untuk jenis organisme tertentu (

Evelyn, 1995).

Gregor mendel (1882-1884), seorang rahib Austria, mengadakan penyelidikan untuk

membuka tabir rahasia keturunan melalui seperangkat eksperimen yang akan memberikan

hasil-hasil yang berguna. Setiap makhluk hidup memiliki sifat yang berbedabeda. Teori-teori

Mendel terkenal dengan sebutan Hukum Keturunan Mendel. Dalam penelitiannya, Mendel

menggunakan tanaman kapri atau ercis (Pisum sativum). Secara khusus ia ingin mengetahui

hokum-hukum yang mengatur produksi hibrida. Ia berasumsi tentang adanya suatu bahan

yang terkait dengan suatu sifat atau karakter yang dapat diwariskan. Ia menyebutnya faktor.

Pada 1910, Thomas Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom.

Selanjutnya, terjadi perlombaan seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen.

Banyak penghargaan Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini.

Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan diketahui hanya berada pada kromosom (1869),

tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen. Melalui penelitian Oswald

Avery terhadap bakteri Pneumococcus (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase

(publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, dari sini diketahui bahwa DNA adalah materi

genetic. Gregor Mendel telah berasumsi tentang adanya suatu bahan yang terkait dengan

suatu sifat atau karakter yang dapat diwariskan. Ia menyebutnya faktor. Pada 1910, Thomas

Hunt Morgan menunjukkan bahwa gen terletak di kromosom. Selanjutnya, terjadi

perlombaan seru untuk menemukan substansi yang merupakan gen. Banyak penghargaan

Nobel yang kemudian jatuh pada peneliti yang terlibat dalam subjek ini (Geoffrey, 1984).

Kromosom

Kromosom pertama kali diamati oleh Karl Wilhelm von Ngeli pada 1842 dan ciri-

cirinya dijelaskan dengan detil oleh Walther Flemming pada 1882. Pada 1910, Thomas Hunt

Morgan membuktikan bahwa kromosom merupakan pembawa gen. Kromosom merupakan

tabung-tabung protein dalam setiap sel. Jumlah kromosom sangat bervariasi dalam bentuk

tabung. Kromosom merupakan zat yang mudah mengikat zat warna sehingga mudah diamati

sewaktu sel membelah. Zat penyusun kromosom disebut kromatin, yaitu serabut halus yang

terjalin seperti benang. Kromosom terdiri atas belahan dua benang halus yang sama, disebut


21/26

kromatid. Kromosom merupakan struktur makromolekul besar yang memuat DNA yang

membawa informasi genetik dalam sel. DNA terbalut dalam satu atau lebih kromosom.

ukuran kromosom

Kromosom tersusun atas nucleoprotein, yaitu persenyawaan antara asam nukleat yang

terdapat dalam inti sel serta protein histon atau protamin, yang membawa keterangan genetic

hanyalah asam nukleat saja. Sebuah kromosom (dalam bahasa Yunani chroma = warna dan

soma= badan) adalah seberkas DNA yang sangat panjang dan berkelanjutan, mengandung

gen unsure dan nukleotida. Kromosom ini dilapisi oleh histon (protein structural). Setiap

kromosom memiliki dua lengan, yang pendek disebut lengan p (dari bahasa Perancis petit

yang berarti kecil atu pendek) dan lengan yang panjang lengan q (q mengikuti p dalam

alfabet).

struktur kromosom

Dalam kromosom terdapat gen yang membawa sifat-sifat keturunan atau disebut jugafaktor keturunan. Gen tersusun secara teratur pada suatu deretan tertentu dan berada di dalam

lokus. Di dalam kromosom terdapat DNA (Deoxyribonucleic Acid). Jumlah kromosom

dalam sel bervariasi, tergantung pada jenis makhluk hidupnya. Namun, jumlah kromosom

pada tiap jenis makhluk hidup selalu tetap. Panjang kromosom juga berbeda-beda. Hewan

cenderung memiliki kromosom yang pendek (4-6m), sedangkan tumbuhan cenderung

memiliki kromosom yang panjang (mencapai 50m). Panjang kromosom pada tiap-tiap

makluk hidup berbeda beda berkisar antara 0,2 20 mikron. Pada umumnya semakinsedikit jumlah kromosom pada suatu makluk hidup semakin panjang kromosomya. Manusia


22/26

memiliki 46 kromosom, tepatnya 23 kromosom homolog. Dari jumlah tersebut, 44 (atau 22

pasang) merupakan autosom (A) dan 2 (atau sepasang) merupakan gonosom. Seorang

perempuan memiliki 22 pasang autosom dan sepasang kromosom X sehingga rumus

kromosomnya 22AAXX. Seorang laki-laki memiliki 22 pasang autosom dan 1 kromosom X

serta 1 kromosom Y sehingga rumus kromosomya 22AAXY.

DNA ( Deoksir ibonucleic Acid)

Senyawa ini merupakan senyawa kimia yang terpenting pada makhluk hidup. DNA

memiliki fungsi untuk menyampaikan atau membawa informasi genetic suatu sel mahkluk

hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Molekul DNA ditemukan pertama kali oleh

F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan dari nucleus sel-sel darah merah burung, dan

menamakannya sebagai Nuklein. Molekul-molekul inilah yang menyediakan mekanisme

untuk meneruskan informasi genetic dari sel parental ke sel anak (pada tingkat seluler), dari

induk ke ekturunan (pada tingkat organis) serta dari generasi ke generasi (pada tingkat

populasi). Struktur DNA ditemukan dan diamati oleh James D. Watson (Perancis) dan F.C

Crick (Inggris), meraka menemukan bahwa struktur DNA adalah double helix. Double helix

yaitu tangga tali yang terpilin.

DNA adalah singkatan dari deoxyribonucleic acidatau asam deoksiribonukleat,

merupakan suatu makromolekul yang tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya

yang membawa sifat gen. Sering disebut juga asam nukleat atau asam inti. Disebut asam inti

karena DNA biasanya terdapat dalam nukleus (inti). Ada pula DNA yang terdapat di luar

nukleus, misalnya di dalam kloroplas, mitokondria dan sentriol. Berikut akan dibahas struktur

dan replikasi DNA. Sebelumnya, DNA dianggap terlalu sederhana untuk menampung

informasi genetik. Awalnya protein dipercaya merupakan tempat penyimpanan informasi

genetik karena protein terdiri dari 20 macam asam amino. DNA yang merupakan asam

nukleat terdiri dari empat macam nukleotida (akan dibahas pada materi berikutnya) justru

dianggap sebagai penyokong protein. Sekilas protein terlihat memiliki kapasitas

penyimpanan yang besar. Misalnya seuntai tujuh jenis asam amino yang berbeda dapat diatur

menjadi sekitar satu juta kemungkinan susunan yang berbeda. Namun berdasarkan hasil

penelitian Oswarld Avery, Colin MacLeod,dan Macyln Mc Cartymenunjukkan bahwa

justru komponen DNA-lah dan bukan protein yang membawa informasi genetik.

DNA tersusun atas rangkaian nukleotida.Setiap nukleotida tersusun atas :

1) Gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen)2) Gugusan asam fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula)


23/26

3) Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gulaKetiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk tulang punggung yang sangat

panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu

tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen.

Sedangkan fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida

berikutnya untuk membentuk polinukleotida.

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G), serta

basa pirimidin yaitu sitosin atau cytosine (C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan

basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

1) Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)2) Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)3) Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)4) Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksiribotimidin)Ikatan asam-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering

disebut nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin

deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, timidin

deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang

disebutpolinukleotida. DNA terbentuk dari dua utas poinukleotida yang saling berpilin.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa

nitrogen pada utas 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 (CG).

Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.

DNA (Deoksiribonucleic Acid) selain memiliki fungsi sebagai pembawa keterangan genetic,

DNA juga berfungsi sebagai:

Fungsi heterokatalitis, yaitu DNA mampu mensintesis molekul kimiawi lainnyasecara langsung. Seperti mensintesis protein, dan RNA.

Fungsi autokatalis, yaitu DNA dapat mensisntesa dirinya sendiri.

RNA ( Ribonucleic acid)

Sintesis protein melibatkan DNA sebagai pembuat rantai polipeptida. Meskipun

begitu, DNA tidak dapat secara langsung menyusun rantai polipeptida karena harus melalui

RNA. Seperti yang telah kita ketahui bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik yang


24/26

dapat diwariskan dari generasi ke generasi. Informasi yang dikode di dalam gen

diterjemahkan menjadi urutan asam amino selama sintesis protein. Informasi ditransfer secara

akurat dari DNA melalui RNA untuk menghasilkan polipeptida dari urutan asam amino yang

spesifik. Selain DNA, sebagian besar sel prokariot dan sel eukariot juga memiliki asam

nukleat yang lain yaitu RNA. RNA singkatan dari ribonucleic acidatau asam ribonukleat.

RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan

polimer yang jauh lebih pendek dibanding DNA. Tidak seperti DNA yang biasanya dijumpai

di dalam inti sel, kebanyakan RNA ditemukan di dalam sitoplasma, terutama di ribosom.

Beberapa macam virus seperti virus Mosaik Tembakau atau TMV (Tobacco Mosaic

Virus) dan Virus Influenza tidak memiliki DNA, melainkan hanya RNA saja. Jadi, seluruh

bahan genetik di dalam selnya berupa RNA saja, sehingga membawa segala

pertanggungjawaban seperti yang dibawa DNA. Oleh karena itu RNA demikian itu sering

dinamakan juga RNA genetik, sedangkan RNA di dalam sel biasa disebut RNA nongenetik

(akan dipelajari lebih lanjut pada materi Macam RNA). Berikut akan diuraikan tentang

struktur RNA dan macam RNA.

RNA dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA

non-genetik. RNA genetikmemiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa

keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak

memiliki DNA, misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik

sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel. RNA non-genetik tidak

berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh

makhluk hidup yang juga memiliki DNA. Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-

genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.

1) mRNA (messenger RNA) atau ARNd (ARN duta)mRNA merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah

satu urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal

linier dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA berhubungan

dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang

menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul

mRNA yang bersangkutan. mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida.

Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel

menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya

selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.2) tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)


25/26

RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma.

tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA.

Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan disusun

menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA yang berhubungan dengan

kodon dinamakan antikodon.

3) rRNA (ribosomal RNA) atau ARNr (ARN ribosomal)RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam

nukleus. rRNA bersama protein membentuk ribosom, ialah benda-benda berbentuk butir-

butir halus di dalam sitoplasma. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi dari RNA

ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah

sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini mencapai 30-46%.


26/26

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Replikasi_DNA

http://wanenoor.blogspot.com/2011/10/pengertian-replikasi-dna.html#.UT0R0Nay19s

Lehninger, A.L., (1982), Dasar-Dasar Biokimia, Jilid 3, Terj: Maggy Thenawidjaya,

Penerbit Erlangga, Jakarta.

Roberts, J.A.F, (1985), Pengantar Genetika Kedokteran, Terj. Hartono, EGC, Jakarta.

Suryo, (2001), Genetika, UGM-Press, Yogyakarta.

Suryo, (2003), Genetika Manusia, UGM-Press, Yogyakarta.

http://islamudin-ahmad.blogspot.com/2011/12/dna-sebagai-materi-genetika-1.html

McGraw-Hill, 1985, Dasar-Dasar Genetika, Terj: Muchidin Apandi, Penerbit Erlangga,

Jakarta.

CBS College Publishing, (1984), Genetika, Terj. Soenartono Adisoemarnto, Penerbit

Erlangga, Jakarta.

Jorde, L.B., et al., (2003), Medical Genetics, Mosby, Elsevier USA.

Toha, A.H.A, 2001, Deoxyribonucleat Acid, Penerbit Alfabeta, Bandung

http://blog.ub.ac.id/rifenapangestuweni/2012/06/27/replikasi-dna/

http://zidniklopedia.blogspot.com/2011/11/struktur-dan-fungsi-materi-genetik.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Replikasi_DNAhttp://blog.ub.ac.id/rifenapangestuweni/2012/06/27/replikasi-dna/http://blog.ub.ac.id/rifenapangestuweni/2012/06/27/replikasi-dna/http://id.wikipedia.org/wiki/Replikasi_DNA

Documents

DNA Sebagai Materi Genetik (Biokimia)