Rabu, 17 Juni 2009

DNA


* Sejarah awal DNA

Bukti Yang Digunakan Watson and Crick Untuk Mendeduksi Struktur Heliks Ganda DNA dan Fitur Kunci Struktur DNA Tersebut

Edwin Chargaff dari Universitas Columbia melakukan percobaan dengan kromatografi sampel DNA dari berbagai sumber dan ditemukan bahwa, meskipun nilainya berbeda pada jenis organisme yang berbeda, jumlah adenine selalu sama dengan jumlah timin, dan jumlah guanine sama dengan jumlah sitosin. Hal ini membuktikan bahwa struktur DNA berbentuk double heliks karena atom-atom pada DNA saling berpasangan.

Watson dan Crick

* Dengan dukungan data difraksi sinar-X dari Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins

* Dengan dukungan data analisis kimia basa nitrogen dari Erwin Chargaff

* Memformulasikan struktur DNA

* Mengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin

* Memformulasikan model replikasi DNA

* Struktur DNA

P = Phosphate
D = Deoxyribose (Sugar)
A = Adenine (Purine)
G = Guanine (Purine)
C = Cytosine (Pyrimidine)
T = Thymine (Pyrimidine)


DNA adalah rantai polinukleotida yang disebut juga asam nukleat yang terdiri atas gula deoksiribosa ( adenin, timin, guanin, dan sitosin ), asam fosfat dan basa nitrogen. Terletak di dalam kromosom, tepatnya di gen. Berbentuk double heliks DNA dan protein : ide dasar yang menghubungkan struktur DNA dan struktur protein ialah bahwa urutan pasangan-pasangan basa pada suatu genna menentukan urutan asam-asam amino pada rantai polipeptida yang sesuai. Oleh karena itu struktur-struktur dan karenanya sifat semua enzim dan protein yang dapat dibuat oleh suatu individu dianggap ditentukan oleh urutan pasangan basa gena-genanya.

Beberapa sifat kimia yang penting dari molekul DNA ialah:
1. Bahwa antara basa-basa dari utasan polinukleotida yang berbeda terdapat ikatan hidrogen. Adanya ikatan ini memberikan kelenturan terhadap DNA, yaitu pada kedua rantai tersebut dapat berpisah dan bergabung kembali tanpa mengalami kerusakan. Hal ini penting bagi DNA dalam proses replikasi atau perbanyakan molekul DNA serta proses transkripsi ( ekspresi gen).

2. Antara 2 nukleotida dalam satu rantai polinukleotida di ikat oleh ikatan kovalen. ikatan ini sangat kuat, tetapi untuk membentuknya diperlukan reaksi kimia yang akan melibatkan energi. Sehinnga kerusakan pada ikatan antara dua nukleotida dapat menyebabkan kerusakan fatal pada molekul DNA.

3. Fosfat merupakan molekul yang hirofil sehinnga akan berorientasi luar, sedangkan basa-basa merupakan molekul hidrofob sehingga akan berorientasi dalam. Dengan posisi fosfat terletak di luar dan basa terletak didalam heliks maka dapat dicegah masuknya molekul air kedalam DNA sehingga dapat menghindarkan dari kerusakan akibat reaksi kimia. Sifat ini cukup untuk memelihara kestabilan molekul DNA.

DNA ( deoxiribonukleat acid, asam deoksiribo nukleat ) adalah materi genetik mahluk, dapat dianggap disitulah terdapatnya roh atau nyawa. Tak ada DNA atau asam nukleat, tak akan ada kehidupan. Secara rutin aktifitas seluruh sel tubuh individu dikontrol dan dipelihara oleh DNA itu.Dalam mengekspresikan tugasnya mengontrol dan memelihara aktifitas sel itu DNA memiliki dua bidang kegiatan :
1. Replikasi

Replikasi adalah penggandaan diri DNA jadi dua. Karena dalam hal itu eukariot DNA itu sepasang berpilin maka oleh replikasi terbentuk dua pasang DNA replikasi terjadi pada tahap persiapan untuk mitosis.

2. Transkripsi

Transkripsi adalah mencetak RNA. RNA perlu untuk melakukan sintesis protein. Untuk sintesis protein itu DNA yang terbentuk dari transkripsi akan melakukan terjemahan ( translasi) urutan basa pada RNA itu menjadi urutan asam amino.


* Sekuensi DNA

Penentuan urutan (sekuensing) basa DNA pada prinsipnya melibatkan produksi seperangkat molekul/fragmen DNA yang berbeda-beda ukurannya tetapi salah satu ujungnya selalu sama. Selanjutnya, fragmen-fragmen tersebut dimigrasikan/dipisahkan menggunakan elektroforesis gel poliakrilamid atau polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) agar pembacaan sekuens dapat dilakukan. Sekuens keseluruhan DNA (genom) mengandung gen-gen yang menginstruksikan pembuatan protein-protein tertentu untuk membentuk struktur makhluk hidup, sekaligus agar secara keseluruhan struktur tersebut dapat berfungsi dengan dengan baik dalam merespon lingkungan. Sekuens DNA dapat dilakukan dengan metode :

Metode Maxam-Gilbert

Metode sekuensing DNA yang pertama dikenal adalah metode kimia yang dikembangkan oleh A.M. Maxam dan W. Gilbert pada tahun 1977. Pada metode ini fragmen-fragmen DNA yang akan disekuens harus dilabeli pada salah satu ujungnya, biasanya menggunakan fosfat radioaktif atau suatu nukleotida pada ujung 3’. Metode Maxam-Gilbert dapat diterapkan baik untuk DNA untai ganda maupun DNA untai tunggal dan melibatkan pemotongan basa spesifik yang dilakukan dalam dua tahap.

Molekul DNA terlebih dahulu dipotong-potong secara parsial menggunakan piperidin. Pengaturan masa inkubasi atau konsentrasi piperidin akan menghasilkan fragmen-fragmen DNA yang bermacam-macam ukurannya. Selanjutnya, basa dimodifikasi menggunakan bahan-bahan kimia tertentu. Dimetilsulfat (DMS) akan memetilasi basa G, asam format menyerang A dan G, hidrazin akan menghidrolisis C dan T, tetapi garam yang tinggi akan menghalangi reaksi T sehingga hanya bekerja pada C. Dengan demikian, akan dihasilkan empat macam fragmen, masing-masing dengan ujung G, ujung A atau G, ujung C atau T, dan ujung C.

Metode Sanger

Pada metode terminasi rantai (metode Sanger), perpanjangan atau ekstensi rantai DNA dimulai pada situs spesifik pada DNA cetakan dengan menggunakan oligonukleotida pendek yang disebut primer yang komplementer terhadap DNA pada daerah situs tersebut. Primer tersebut diperpanjang menggunakan DNA polimerase, enzim yang mereplikasi DNA. Bersama dengan primer dan DNA polimerase, diikutsertakan pula empat jenis basa deoksinukleotida (satuan pembentuk DNA), juga nukleotida pemutus atau penghenti rantai (terminator rantai) dalam konsentrasi rendah (biasanya di-deoksinukleotida). Penggabungan nukleotida pemutus rantai tersebut secara terbatas kepada rantai DNA oleh polimerase DNA menghasilkan fragmen-fragmen DNA yang berhenti bertumbuh hanya pada posisi pada DNA tempat nukleotida tertentu tersebut tergabungkan. Fragmen-fragmen DNA tersebut lalu dipisahkan menurut ukurannya dengan elektroforesis gel poliakrilamida, atau sekarang semakin lazim dengan elektroforesis menggunakan tabung gelas berjari-jari kecil (pipa kapiler) yang diisi dengan polimer kental.

Metode Sanger pada dasarnya memanfaatkan dua sifat salah satu subunit enzim DNA polimerase yang disebut fragmen klenow. Kedua sifat tersebut adalah kemampuannya untuk menyintesis DNA dengan adanya dNTP dan ketidakmampuannya untuk membedakan dNTP dengan ddNTP. Jika molekul dNTP hanya kehilangan gugus hidroksil (OH) pada atom C nomor 2 gula pentosa, molekul ddNTP atau dideoksi nukleotida juga mengalami kehilangan gugus OH pada atom C nomor 3 sehingga tidak dapat membentuk ikatan fosfodiester. Artinya, jika ddNTP disambungkan oleh fragmen klenow dengan suatu molekul DNA, maka polimerisasi lebih lanjut tidak akan terjadi atau terhenti. Basa yang terdapat pada ujung molekul DNA ini dengan sendirinya adalah basa yang dibawa oleh molekul ddNTP.

Dengan dasar pemikiran itu sekuensing DNA menggunakan metode dideoksi dilakukan pada empat reaksi yang terpisah. Keempat reaksi ini berisi dNTP sehingga polimerisasi DNA dapat berlangsung. Namun, pada masing-masing reaksi juga ditambahkan sedikit ddNTP sehingga kadang-kadang polimerisasi akan terhenti di tempat -tempat tertentu sesuai dengan ddNTP yang ditambahkan. Jadi, di dalam tiap reaksi akan dihasilkan sejumlah fragmen DNA yang ukurannya bervariasi tetapi ujung 3’nya selalu berakhir dengan basa yang sama. Sebagai contoh, dalam reaksi yang mengandung ddATP akan diperoleh fragmen-fragmen DNA dengan berbagai ukuran yang semuanya mempunyai basa A pada ujung 3’nya.

* Referensi

http://io.ppi-jepang.org/cetak.php?id=91

http://www.chem-is-try.org/?sect=artikel&ext=43

http://www2.kompas.com/teknologi/news/0605/19/184139.htm

ggg

http://www.ziddu.com/download/5224008/50DNAa.gif.html