Sunday, 28 February 2010

DNA


DNA merupakan suatu makromolekul yang tersusun oleh nukleotida sebagai molekul dasarnya yang membawa sifat gen.
  • DNA terbentuk dari empat tipe nukleotida, yang berikatan secara kovalen membentuk rantai polinukleotida (rantai DNA atau benang DNA)
  • Dengan tulang punggung gula-fosfat tempat melekatnya basa-basa.


  • Dua rantai polinukleotida saling berikatan melalui ikatan hydrogen antara basa-basa nitrogen dari rantai yang berbeda.

  • Semua basa berada di dalam double helix dan tulangpunggung gula-fosfat berada di bagian luar.
  • Purin selalu berpasangan dengan pirimidin (A-T, G-C). Perpasangan secara komplemen tersebut memungkinkan pasangan basa dikemas dengan susunan yang paling sesuai.


  • Hal ini bisa terjadi bila kedua rantai polinukleotida tersusun secara antiparalel.
  • Komposisi gen adalah: Daerah pengkode (exon and intron) yang mengkode RNA atau protein + sekuen-sekuen pengaturan (Regulatory sequences: termasuk. promoter yang menginisiasi terjadinya transkripsi, enhancer/silencer yang menentukan tinggi rendahnya aktivitas transkripsi, polyadenylation site, splicing sites serta signal terminasi transkripsi).
Produk gen :
  • RNA yang kemudian ditranslasi menjadi protein
  • Hanya RNA seperti rRNA, tRNA, snRNA, snoRNA dan miRNA
  • Satu gen mempunyai potensi menghasilkan banyak produk karena
adanya :
  • promoter-promoter yang berbeda
  • alternative splicing
Karakteristiknya:
  • Disusun oleh tiga komponen, yaitu: Gula (deoksiribonukleotida), fosfat, dan basa.
  • Ada empat jenis basa pada DNA yaitu Sitosin, Guanin, Adenin, dan Timin.
  • Dalam satu molekul DNA terdapat dua utas polinukleotida yang diikat oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara basa-basanya.
  • Perpasangan A-T diikat oleh dua ikatan hidrogen dan perpasangan G-C oleh tiga ikatan hidrogen.

  • Pasangan kedua utasan tersebut berpilin membentuk heliks ganda



What is mitochondrial DNA?
  • Walaupun kebanyakan DNA dikemas dalam kromosom yang berada di dalam nukleus, namun mitokondrial juga memiliki DNA dengan jumlah yang sedikit.
  • Material genetik ini dikenal dengan mitochondrial DNA atau mtDNA.
  • Mitochondria tersusun atas sel yang mengubah energi dari makanan menjadi suatu bentuk yang dapat digunakan oleh sel.
  • Setiap sel terdiri atas ratusan hingga ribuan mitochondria, yang terletak di dalam cairan yang mengelilingi nukleus (sitoplasma).
  • Mitochondria memproduksi energi melewati suatu proses yang dikenal dengan nama oxidative phosphorylation.
  • Proses ini menggunakan oksigen dan gula sederhana untuk membuat ATP, sumber energi sel.
  • Disamping untuk memproduksi energi, mitokondria berperan dalam beberapa aktivitas sel. Sebagai contoh, mitochondria membantu mengatur penghancuran diri sel.
  • Mereka juga dibutuhkan untuk memproduksi substansi seperti kolestrol dan heme (komponen dari hemoglobin yang membawa oksigen dalam darah).
  • Mitochondrial DNA terdiri atas 37 gen, semuanya dibutuhkan untuk menjalankan fungsi mitochondrial secara normal.
  • Tiga belas gen dari semua gen ini mengatur pembuatan enzim yang melibatkan oxidative phosphorylation.
  • Sisa gen yang lain mengatur pembuatan molekul yang disebut transfer RNAs dan ribosom RNAs
  • RNA tipe ini membantu memasang dinding protein menjadi protein fungsional.
Jadi
DNA Sebagai Bahan Genetik
  • Struktur. DNA merupakan molekul sederhana, dan mempunyai fungsi yang kompleks.
  • Fungsi penting DNA yang dinyatakan oleh Watson & Crick adalah pertama DNA mempunyai fungsi untuk menurunkan sifat (herediter) yang dimiliki oleh suatu organisme ke generasi berikutnya.
  • Kedua DNA membentuk organisme hidup mengikuti prinsip dasar arsitektur bentuk mengikuti fungsi.
  • Dalam proses penurunan sifat-sifat genetis tersebut mengikuti suatu dogma yang disebut dengan dogma sentral yaitu informasi atau manifestasi genetik dialirkan dari DNA melalu RNA, yang kemudian membentuk protein.
  • Para ahli berpendapat bahwa struktur DNA sangat menentukan fungsi dari DNA tersebut.
  • Pada dasarnya DNA semua jenis hewan dan tumbuhan yang hidup di planet bumi ini tersusun atas 6 macam komponen sebagai berikut: Gula (deoksiribosa), Gugus fosfat dan 4 macam basa nitrogen (Adenin, Guanin, Sitosin dan Timin).
  • Komponen-komponen tersebut membentuk DNA, di mana satuan terkecil komponen penyusun DNA dinamakan nukleotida/deoksinukleotida.
  • Beberapa nukleotida dapat bergabung menjadi 1, contohnya gabungan dari 3 nukleotida disebut dengan trinukleotida.

Fungsi DNA
  • Dalam perkembangan suatu organisme, penentuan perkembangan fenotipnya ditentukan oleh protein.
  • Dalam hal ini fungsi protein ditentukan oleh sekuen asam amino, di mana susunan dari sekuen-sekuen tersebut ditentukan oleh DNA.
  • Dalam menentukan sekuen-sekuen asam amino, DNA mengandung sandi genetik untuk setiap jenis asam amino.
  • Masing-masing asam amino ditampilkan oleh 3 pasang basa (triplet) yang disebut dengan kodon.
  • Urutan-urutan kodon pada sekuen DNA itulah yang mencerminkan urutan asam amino yang akan dirakit menjadi suatu rantai protein.
  • Replikasi DNA merupakan proses perbanyakan DNA, di mana dalam perbanyakan tersebut melibatkan berbagai macam enzim.
  • Setiap enzim mempunyai fungsi tertentu, misalnya: 1) terdapat enzim yang menangkap nukleotida 2) enzim yang memasangkan dengan basa sesuai templat 3) enzim yang membentuk ikatan fosfodiester pada tulang punggung gula fosfat baru dan sebagainya\
  • Secara garis besar proses terjadinya sintesis protein mengalami beberapa langkah sebagai berikut.
  1. DNA menyampaikan informasi ke ribosom, dengan cara enzim-enzim seluler membuat salinan/copy, sehingga dapat dibaca oleh ribosom. mRNA yang merupakan salinan copy gen tersebut akan membawa sandi genetik yang kemudian digunakan untuk mensintesis protein dalam ribosom.
  2. Kodon pada mRNA dikorelasikan dengan asam amino yang seharusnya. Tahapan dilakukan oleh tRNA (RNA transfer).
  3. Asam amino disambungkan untuk membentuk rantai protein fungsional oleh ribosom, selanjutnya ribosom melepaskan protein ke dalam sel.


Transkripsi
  • Proses trankripsi pada dasarnya adalah sintesis suatu molekul RNA. Molekul RNA adalah suatu polimer yang terbentuk dari berbagai gugus ribonukleotid. RNA polimerase adalah suatu enzim yang bertugas mengenali tempat tertentu pada rantai DNA yang menentukan mulainya transkripsi.
  • Proses transkripsi terdiri atas inisiasi, pemanjangan dan terminasi. Untuk memulai transkripsi, RNA polimerase harus bisa membedakan suatu gen dari pasangan basa lainnya. Bagian DNA yang menjadi tempat melekatnya RNA polimerase adalah promotor. Setelah transkripsi dimulai, RNA polimerase bergerak sepanjang molekul DNA untuk membuka DNA utas ganda sambil menempelkan ribonukleotida pada ujung molekul RNA yang sedang tumbuh.
Translasi
  • Translasi adalah penerjemahan kodon pada mRNA menjadi suatu polipetida. Suatu bagian dari rantai mRNA yang menjadi tempat mulainya translasi adalah Ribosome Binding Sites (RBS) atau sekuen Shine Dalgarno. Proses translasi dimulai dari menempelnya ribosom pada RBS. Setelah subunit 30S dari ribosom menempel pada RBS. Subunit itu bergerak sepanjang mRNA hingga mencapai kodon awal (kodon AUG). Proses translasi berakhir bila ribosom mencapai kodon akhir (kodon UAA, UAG dan UGA).

What is a gene?

  • Gen adalah bahan genetik yang terkait dengan sifat tertentu.
  • Sebagai bahan genetik tentu saja gen diwariskan dari satu individu ke individu lainnya.
  • Gen memiliki bentuk-bentuk alternatif yang dinamakan alel.
  • Ekspresi dari alel dapat serupa, tetapi orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda.

  • 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.
  • 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, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.
What is a chromosome?
  • 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).
  • Kromosom juga merupakan struktur benang dalam inti sel yang bertanggung jawab dalam hal sifat keturunan (hereditas).
  • Kromosom adalah KHAS bagi makhluk hidup.
  • Sepasang kromosom adalah “HOMOLOG” sesamanya, artinya mengandung lokus gen-gen yang bersesuaian yang disebut ALELA.
  • LOKUS adalah lokasi yang diperuntukkan bagi gen dalam kromosom.
ALEL GANDA (MULTIPLE ALLELES) adalah adanya lebih dari satu alel pada lokus yang sama. misal pada penentuan gen golongan darah . Pada lokus terdapat 3 gen IA, IB , Io



Dikenal dua macam kromosom yaitu:
  1. Kromosom badan (Autosom).
  2. Kromosom kelamin / kromosom seks (Gonosom).
  • Kromosom-Y adalah kromosom yang membawa sifat laki-laki, dan kromosom-X adalah kromosom yang membawa sifat wanita.
  • Pada manusia laki-laki mempunyai kromosom XY sedangkan perempuan XX.
  • Di tingkat bibit, sperma hanya mempunyai satu kromosom, yaitu kromosom-X atau kromosom-Y,
  • sedangkan bibit wanita hanya mempunyai kromosom-X.
How many chromosomes do people have?
  • Jumlah kromosom manusia adalah 46 buah (23 pasang) yang terdiri dari 22 pasang autosom dan 1 pasang gonosom.
Intron
  • Berasal dari singkatan intragenic regions, yang merupakan bagian yang tidak berkode dari precursor mRNA (pre-mRNA)yang dibuang sebelum mRNA siap ditranslasi.
  • Tetapi ada juga intron prokariot yang ditemukan di tRNA dan rRNA.
  • Ketika intron telah dibuang dari pre-mRNA, hasilnya adalah exon (bagian mRNA yang berkode).
  • Panjang dan ukuran intron berbeda pada satu spesies yang sama dan berbeda juga pada gen yang berbeda dalam satu individu.
  • Intron sering ditemukan dalam genome eukariotik .

Figure Intron
  • Intron adalah hasil transkripsi seringkali juga membawa sekuensi yang terdapat di bagian ORF atau di bagian non-translated 5’ atau 3’ region.
  • Secara bertahap intron ini akan dibuang dari transkrip yang terbentuk dan exon yang ada akan digabungkan membentuk mRNA yang siap untuk ditranslasi menjadi protein.
  • Antara intron dan ekson diketahui mempunyai batasan tertentu, yaitu batas ujung 5’ dari intron adalah pasangan nukleotida GT dan batas ujung 3’ adalah pasangan nukleotida AG.
  • Proses splicing diawali dengan terbentuknya struktur kompleks yang disebut spliceosome.
  • Proses splicing akan berlanjut melalui dua tahapan.

Intron terdiri atas empat kelas:
  • Intron inti (splisiomal intron)
  • Intron grup I
  • Intron grup II
  • Intron grup III
Ada dua hipotesis mengenai mengapa intron terbentuk:
1. Intron Early (IE)
  • Pada awalnya intron banyak ditemukan pada organisme purba prokariotik maupun eukariotik. Kemudian intron menghilang pada organisme prokariotik.
  • Fakta yang menjadi dasar teori ini adalah intron memfasilitasi exon sebagai dominan dalam pembentukan protein.
  • Model ini memungkinkan adanya evolusi gen baru.
2. Intron Late (IL)
  • Pada awalnya intron berupa parasit yang memiliki gen yang disebut transposable elemen.
  • Gen ini masuk pada organisme yang tidak memiliki intron, kemudian terakumulasi sehingga terbentuk dalam rangkaian DNA yang ditranskripsi sebagai intron.
  • Model ini didasarkan pada adanya speciomal intron yang hanya ditemui pada organisme eukariotik.
Fungsi intron adalah sebagai berikut:
  • Mengatur aktifitas gen dalam setiap tahap pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme dan kebutuhan biologis sesaat melalui control ekspresi gen.
  • Struktur stabil pada intron memungkinkan intron dapat melindungi pre-mRNA dari regradasi enzim.
  • Menghasilkan variasi fenotipik dengan mengatur atau memfasilitasi transporsisi dari exon.
  • Beberapa exon memiliki fungsi mengontrol rangkaian proses pada kromosom X. hal ini penting dalam menentukan jenis kelamin pada tanaman dan vertebrata.
  • Mempengaruhi peran dalam pengaturan sintesis protein, walaupun tidak mempunyai fungsi dalam proses translasi.
Exon
  • Merupakan rangkaian asam nukleat yang menggambarkan bentuk dari RNA sesudah bagian awal dari RNA molekul.
  • Intron sudah dipindahkan oleh sambungan cis, dua atau lebih sambungan molekul RNA sudah diligasi dengan sambungan trans.
  • Bentuk molekul RNA dapat menjadi mRNA atau bentuk fungsi dari non-coding mRNA seperti rRNA atau tRNA.
  • Exon dapat menunjukan rangkaian dalam DNA atau transkrip RNA itu.


GEN DAN KROMOSOM
Letak Kromosom
  • Seperti telah dijelaskan dalam pembahasan tentang perkembangbiakan, semua keturunan hasil perkembangbiakan generatif mempunyai sifat yang bervariasi yang merupakan hasil dari campuran sifat kedua induknya.
  • Misalnya, seorang ayah berambut lurus menikah dengan seorang ibu berambut keriting.
  • Anak-anak mereka mungkin ada yang berambut lurus, berambut keriting, atau berambut ikal (antara lurus dan keriting).
  • Rambut lurus dan rambut keriting disebut sifat beda.
  • Contoh sifat beda pada tumbuhan adalah batang tinggi, batang pendek, warna bunga merah, warna bunga putih, rasa buah manis, rasa buah asam, biji bulat, dan biji kisut (keriput).
  • Sekarang sudah diketahui bahwa sifat beda ditentukan dan diwariskan oleh gen penentu sifat yang terletak di dalam kromosom.
  • Istilah kromosom pertama kali diperkenalkan oleh W. Waldeyer. Kromosom berasal dari dua kata, yaitu chroma (warna) dan soma (badan).
  • Istilah ini muncul karena bagian ini akan jelas terlihat di bawah mikroskop apabila diberi zat warna. Kromosom terletak di dalam nukleus (inti sel).
  • Inti sel tubuh dan inti sel kelamin suatu organisme mempunyai jumlah yang berbeda.
  • Kromosom yang terletak di dalam inti sel tubuh bersifat haploid (2n), sedangkan yang terletak di dalam inti sel kelamin (gamet) bersifat haploid (n).
  • Jumlah kromosom pada sel tubuh manusia sebanyak 46 (23 pasang), sedangkan pada sel kelaminnya (sperma atau ovum) sebanyak 23. dalam setiap kromosom manusia terdapat ribuan gen.

Macam-Macam Kromosom
  • Berdasarkan fungsinya, kromosom dibedakan menjadi
  1. kromosom tubuh
  2. kromosom kelamin.
  • Kromosom tubuh atau autosom adalah kromosom yang tidak menentukan jenis kelamin,
  • berjumlah 2n-2. pada manusia jumlah autosom pada setiap sel tubuh sebanyak 44 (22 pasang).
  • Kromosom kelamin (seks) atau gonosom adalah kromosom yang menentukan jenis kelamin, berjumlah sepasang.
  • Kromosom kelamin pada wanita XX, sedangkan laki-laki XY.
Istilah – Istilah dalam Penurunan Kromosom.
  • Parental (P), yaitu induk (jantan dan betina) yang mengadakan perkawinan/persilangan. Parental disebut juga orang tua/tetua.
  • Filial (F), yaitu individu hasil persilangan, disebut juga keturunan/zuriat. Keturuanan pertama diberi simbol F1, keturunan kedua diberi simbol F2, dst.
  • Gen dominan, yaitu gen yang mampu menutupi sifat gen lain yang sealel.
  • Gen resesif, yaitu gen yang ditutupi oleh sifat gen lain yang sealel.
  • Gen intermediat/kodominan, yaitu gen yang tidak saling mengalahkan atau mempunyai pengaruh yang sama kuat.
  • Alel, yaitu gen-gen yang terletak pada kromosom homolog.
  • Fenotipe, yaitu sifat-sitat yang tampak dari luar, dapat dicium, dapat dirasakan, misalnya rambut lurus, batang tinggi, bunga merah. bau harum, dan rasa manis.
  • Fenotipe merupakan perpaduan antara faktor genotipe dan faktor lingkungan.
  • Genotipe, yaitu sitat yang tidak tampak dari luar dan disimbolkan dengan huruf awal sifat-sifat yang diwakilinya.
  • Sifat dominan disimbolkan dengan huruf besar.
  • sedang sifat resesif disimbolkan dengan huruf kecil.
  • Misalnya, batang tinggi dominan terhadap batang pendek.
  • Gen batang tinggidisimbolkan dengan huruf T, sedangkan batang pendek disimbolkan dengan huruf t.
  • Sifat pada genotip disimbolkan dengan huruf yang ditulis rangkap. misalnya TT, Tt, atau tt.
  • Homozigot, yaitu pasangan gen yang mempunyai alel yang sama. misalnya AA atau mm.
  • Heterozigot, yaitu pasangan gen yang mempunyai alel yang berbeda. misalnya Aa atau Mm.
  • Hibrid, yaitu hasil persilangan atau hasil perkawinan antara dua individu yang mempunyai sifat beda.
  • Persilangan dengan satu sitat beda disebut persilangan monohibrid, persilangan dengan dua sifat beda disebut persilangan dihibrid. persilangan dengan tiga silat beda disebut persilangan trihibrid, dan seterusnya.

Persilangan Monohibrid Dominan
  • Persilangan monohibrid adalah persilangan dua individu dengan satu sifat beda.
  • Persilangan rnonohibrid dibedakan menjadi dua macam, yaitu persilangan monohibrid dominan dan monohibrid intermediat.
Persilangan Monohibrid Dominan
  • Persilangan monohibrid dominan adalah persilangan dua individu sejenis yang memerhatikan satu sifat beda dengan gen-gen yang dominan.
  • Sifat dominan dapat dilihat secara mudah, yaitu sifat yang lebih banyak muncul pada keturunan dari pada sifat lainnya yang sealel.
  • Persilangan monohibrid sudah diteliti oleh Mendel.
  • Dari hasil penelitiannya dengan tanaman kacang kapri.
  • Jika tumbuhan berbatang tinggi disilangkan dengan tumbuhan sejenis berbatang pendek menghasilkan F, tumbuhan berbatang tinggi, dikatakan bahwa batang tinggi merupakan sifat dominan, sedangkan batang pendek merupakan sifat resesif.
  • Jadi, pada F, dihasilkan keturunan yang mempunyai sifat sama dengan sifat induk yang dominan.
  • Rasio/perbandingan genotipe pada F2 = 1 : 2 : 1, sedangkan rasio fenotipenya = 3 : l.

Persilangan Monohibrid Intermediat

  • Persilangan monohibrid intermediat adalah persilangan antara dua individu sejenis yang memperhatikan satu sifat beda dengan gen-gen intermediat.
  • Jika tumbuhan berbunga merah disilangkan dengan tumbuhan sejenis berbunga putih menghasilkan F, tumbuhan berbunga merah muda, dikatakan bahwa bunga merah bersifat intermediat.
  • Dengan cara persilangan seperti pada persilangan monohibrid dominan di atas. dapat diketahui bahwa rasio genotipe dan fenotipe F, pada persilangan monohobrid intermediat sama, yaitu 1 :2 : l.

Persilangan Dihibrid
  • Persilangan dihibrid adalah persilangan antara dua individu sejenis yang melibatkan dua sifat beda,
  • misalnya persilangan antara tanaman ercis berbiji bulat dan berwarna hijau dengan tanaman ercis berbiji kisut dan berwarna cokelat; padi berumur pendek dan berbulir sedikit dengan padi berumur panjang dan berbulir banyak.
  • Mendel juga meneliti persilangan dihibrid pada kacang kapri.
  • Mendel menyilangkan kacang kapri berbiji bulat dan berwarna kuning dengan tanaman kacang kapri berbiji kisut dan berwarna hijau.
  • Ternyata semua F1, nya berbiji bulat dan berwarna kuning.
  • Berarti biji bulat dan warna kuning merupakan sifat dominan.
  • Selanjutnya. semua tanaman F, dibiarkan menyerbuk sendiri.
  • Ternyata pada F2 dihasilkan 315 tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning. 108 tanaman berbiji bulat dan berwarna hijau. 106 tanaman berbiji kisut dan berwarna kuning, serta 32 tanaman berbiji kisut dan berwarna hijau.
  • Hasil penelitiannya mengehasilkan hukum Mendel II atau hukum asortasi atau hukum pengelompokan gen seceru bebas.
  • Hukum ini menyatakan bahwa gen-gen dari kedua induk akan mengumpul dalam zigot, tetapi kemudian akan memisah lagi ke dalam gamet-gantet secara bebas.

Pewarisan Sifat dan Bibit Unggul
  • Hukum Mendel dapat digunakan untuk menghasilkan tanaman atau ternak bibit unggul.
  • Sifat-sifat unggul tanaman, antara lain adaptif (mudah menyesuaikan diri) terhadap berbagai kondisi lingkungan,
  • misalnya cuaca buruk dan kekeringan; tahan terhadap hama dan penyakit; lebih cepat menghasilkan: produktivitasnya tinggi dan rasanya enak; atau untuk tanaman menahun mempunyai masa produksi yang lebih lama.
  • Sifat-sitat unggul hervan, antara lain tahan terhadap penyakit: hewan pedaging menghasilkan daging yang lebih banyak dan enak, unggas petelur menghasilkan telur yang lebih banyak; atau sapi menghasilkan susu yang lebih banyak.
  • Untuk memperoleh bibit unggul, dapat dilakukan dengan seleksi dan hibridisasi. Kedua proses ini berkaitan erat.
  • Sebelum dilakukan hibridisasi, dilakukan dulu proses seleksi.
  • Seleksi adalah pemilihan sifat-sifat tanaman dan hewan yang sesuai dengan kehendak manusia.
  • Misalnya, untuk menghasilkan bahan pangan, diseleksi tanaman dengan sifat-sifat produktivitas tinggi, rasanya enak, serta tahan hama dan penyakit. Untuk hewan diseleksi hewan-hewan penghasil daging, telur, dan susu yang tinggi.
  • Seleksi yang dilakukan secara terus-menerus dan dalam waktu yang sangat lama akan mengakibatkan organisme dengan sifat unggul akan makin bertambah.
  • Sebaliknya. organisme dengan sifat-sifat yang tidak dikehendaki akan makin berkurang atau bahkan punah.
  • Hibridisasi/pembastaran/persilangan adalah mengawinkan dua individu sejenis yang berbeda sifatnya sehingga diperoleh keturunan dengan sifat-sifat unggul yang dimiliki kedua induknya.
  • Misalnya, persilangan induk varietas padi yang produktivitasnya tinggi.
  • Tetapi tidak tahan terhadap hama dan penyakit dengan induk varietas padi yang produktivitasnya rendah, tetapi tahan terhadap hama dan perryakit, diharapkan menghasilkan keturunan dengan sifat produktivitasnya tinggi dan tahan terhadap hama dan penyakit.
  • Bibit unggul juga dapat diperoleh dengan menyilangkan tanaman liar dengan tanaman yang sudah dibudidayakan.
  • Misalnya. Antara tomat liar dengan tomat komersial yang sudah dibudidayakan.
  • Tomat liar berbuah kecil-kecil, tetapi memiliki keunggulan, yaitu kebal terhadap penyakit layu karena jamur Fusarium.
  • Setelah kedua tomat tersebut disilangkan. dihasilkan tomat dengan ukuran buah seperti tomat komersial yang tahan terhadap penyakit layu karena jamur Fusarium.

APLIKASI DNA DALAM 

DNA fingerprint

Di Indonesia, DNA fingerprintmencuat namanya setelah terjadi banyak peristiwa peledakan bom di tanah air yang  mengakibatkan tubuh korban dan pelaku kejahatan hancursehingga menyulitkan proses identifikasi. DNA fingerprint digunakan untuk mengidentifikasi pelaku dan korban kejahatan berdasarkan perbedaan urutan DNA di tiap individu. Pengunaan metode DNA fingerprintdi Indonesia boleh dibilang masih sangat baru sedangkan di negara-negara maju, hal ini telah biasa dilakukan.
Penemuan teknik Polymerase Chain Reaction(PCR) menyebabkan perubahan yang cukup revolusioner dalam  metode identifikasi. Hasil aplikasi dari tehnik PCR ini disebut dengan DNA fingerprintyang memberikan gambaran pola potongan DNA dari setiap individu. Setiap individu mempunyai DNA fingerprintyang berbeda, oleh karenanya, dalam kasus forensik informasi ini bisadigunakan sebagai bukti kuat kejahatan di pengadilan.
Dalam kasus-kasus kriminal, sampel yang digunakan untuk identifikasi menggunakan DNA fingerprint bergantung  pada barang bukti apa yang ditemukan di Tempat Kejadian Perkara (TKP). Misalnya, jika ditemukan puntung  rokok, maka yang diperiksa adalah DNA dari sel epitel bibir yang menempel ketika rokok dihisap. 
Sel epitel ini masih menggandung unsur DNA yang dapat dilacak. Untuk kasus pemerkosaan, sampel yang diambil adalah sel  spermanya. Sedangkan jika di TKP hanya ditemukan satu helai rambut, maka sampel ini dapat diperiksa asalkan ada akar rambut. Bagian-bagian tubuh lain yang dapat diperiksa antara lain darah, daging, dan tulang.  Sistematika analisis DNA fingerprintsama dengan metode analisis ilmiah yang biasa dilakukan di laboratorium kimia. 
Sistematika ini dimulai dari proses pengambilan sampel sampai ke analisis dengan PCR. Pada pengambilan  sampel dibutuhkan kehati-hatian dan kesterilan peralatan yang digunakan. Setelah didapat sampel dari bagian tubuh tertentu, maka dilakukan isolasi untuk mendapatkan sampel DNA. 
Bahan kimia yang digunakan untuk isolasi adalah  Phenolchloroformdan Chilex. Phenolchloroformbiasa digunakan untuk isolasi darah yang berbentuk cairan sedangkan Chilexdigunakan untuk mengisolasi barang bukti berupa rambut. Lama waktu proses tergantung dari kemudahan suatu sampel di isolasi, bisa saja hanya beberapa hari atau bahkan bisa berbulan-bulan.
Tahapan selanjutnya adalah sampel DNA dimasukkan kedalam mesin PCR. Langkah dasar penyusunan DNA  fingerprintdengan PCR yaitu dengan amplifikasi (pembesaran) sebuah set potongan DNA yang urutannya belum diketahui. Prosedur ini dimulai dengan mencampur sebuah primer amplifikasi dengan sampel genomik DNA. Satu  nanogram DNA sudah cukup untuk membuat plate reaksi. Jumlah sebesar itu dapat diperoleh dari isolasi satu tetes darah kering, dari sel-sel yang melekat pada pangkal rambut atau dari sampeljaringan apa saja yang ditemukan di TKP. Kemudian primer amplifikasi tersebut digunakan untuk penjiplakan pada sampel DNA yang mempunyai
urutan basa yang cocok. Hasil akhirnya berupa kopiurutan DNA lengkap hasil amplifikasi dari DNA Sampel. Selanjutnya kopi urutan DNA akan dikarakterisasi dengan elektroforesis untuk melihat pola pitanya. Karena urutan DNA setiap orang berbeda maka jumlah dan lokasi pita DNA (pola elektroforesis) setiap individu juga berbeda. Pola pita inilah yang dimaksud DNA fingerprint. 

Adanya kesalahan bahwa kemiripan pola pita bisa terjadi secara random (kebetulan) sangat kecil kemungkinannya, mungkin satu diantara satu juta. Finishing dari metode ini adalah mencocokkan tipe-tipe DNA fingerprintdengan pemilik sampel jaringan (tersangka pelaku kejahatan).

SOAL

1. Bahan kimia yang digunakan untuk mengisolasi sampel DNA tidak mengandung…
(A) Gugus benzena
(B) Gugus hidroksi
(C) Atom karbon 
(D) Atom klor 
(E) Atom flour 

2. Pada proses PCR terjadi pemutusan ikatan hidrogen
SEBAB 
Urutan basa nitrogen pada DNA dibentuk oleh ikatan nitrogen

3. Proses amplifikasi DNA menggunakan prinsip replikasi DNA. Agar proses amplifikasi dapat Berlangsung, protein berikut ini diperlukan dalam proses amplifikasi DNA
1) DNA polimerase
2) RNA polimerase
3) Protein histon
4) Ligase
4. Dalam seutas DNA, komposisi berikut ini yang tidak benar adalah… 
1 Jumlah timin = jumlah adenin
2 Jumlah purin = jumlah pirimidin
3 Jumlah guanine = jumlah thimin
4 Jumlah Urasil = Jumlah thimin
 
4. Analisis DNA Fingerprinttelah digunakan secara luas untuk mengungkap pelaku kejahatan. Untuk mencari DNA korban dan pelaku kejahatan, sampel berikut ini dapat digunakan untuk analisis DNA Fingerprint….
1 Kuku
2 Air seni
3 Pangkal Rambut
4 Ujung lidsh

5. Sampel DNA dapat diperoleh dari isolasi sel darah atau folikel rambut.
SRBAB 
Urutan DNA di seluruh sel tubuh memiliki pola yang sama.

SOAL ESSAY BIOLOGI CELLULAIR

1. Jelaskan definisi sel menurut anda!
  • Sel adalah bagian struktural dan fungsional dari setiap organisme.
  • Beberapa organisme, misalnya bakteri, merupakan uniseluler, yaitu terdiri dari hanya satu sel saja.
  • Beragam organisme lainnya, misalnya manusia, adalah multiseluler (manusia diperkirakan memiliki 100.000 miliar sel dalam tubuhnya).
  • Teori tentang sel yang pertama kali dikemukakan pada abad ke-19 menyatakan bahwa semua organisme tersusun atas satu atau lebih sel.
  • Setiap sel berasal dari sebuah sel lainnya.
  • Seluruh fungsi vital bagi organisme terjadi di dalam sel dan sel-sel tersebut mengandung informasi genetik yang dibutuhkan untuk mengatur fungsi sel dan memindahkan informasi kepada sel-sel generasi berikutnya.
  • Kata “sel” berasal dari kata dalam bahasa Latin cella, yang artinya adalah ruang kecil.
  • Nama ini dipilih oleh Robert Hooke karena ia melihat adanya kesamaan antara sebuah sel dan sebuah ruangan kecil.
  • Setiap sel memenuhi kebutuhannya sendiri dan merawat dirinya sendiri pula.
  • Mereka bisa mengambil zat-zat nutrisi, mengubahnya menjadi energi, menjalankan fungsi-fungsi khususnya, dan bereproduksi jika dibutuhkan.
  • Setiap sel menyimpan seperangkat instruksinya sendiri untuk melakukan aktivitas-aktivitas tersebut.
  • Struktur sel dan fungsi-fungsinya hampir serupa untuk semua organisme. Secara umum setiap sel memiliki membran sel, sitoplasma, dan inti sel atau nukleus.
  • Setiap sel memiliki kemampuan untuk bereproduksi dengan cara membelah diri, metabolism (termasuk mengambil bahan baku, memproduksi molekul-molekul berenergi dan melepaskan hasil produksinya).
  • Kinerja sebuah sel tergantung pada kemampuannya untuk mengekstrak dan menggunakan energi kimia yang tersimpan dalam molekul-molekul organik. Energi ini didapatkan dari proses metabolisme.
  • Ada beberapa Sel Khusus, yaitu: Sel Tidak Berinti, contohnya sel darah merah/eritrosit dan trombosit .
  • Sel Berinti Banyak, contohnya paramecium sp.
  • Sel hewan berklorofil, contohnya euglena sp. Euglena sp adalah hewan uniseluler berklorofil.
  • Ada empat teori tentang sel, yaitu:
    - unit struktural terkecil makhluk hidup (Schleiden & T. Schwann)
    - unit fungsional terkecil makhluk hidup (Max Schultze)
    - unit pertumbuhan terkecil makhluk hidup (Rudolf Virchow)
    - unit hereditas terkecil makhluk hidup (Penemuan akhir abad XIX)
  • Sel terbagi menjadi dua bagian : Sel Eukariotik dan Sel Prokariotik

2. Apa yang ketahui tentang cairan sel , seberapa pentingkah ia !
  • Sitoplasma adalah organel sel terpenting karena
  • Sitoplasma menampung semua organel sel di luar nucleus
  • Mengekalkan bentuk dan ketekalan sel
  • Tempat simpanan bahan-bahan kimia yang sangat diperlukan untuk hidup,
  • Terlibat dalam tindak-tindak balas metabolisme yang penting seperti glikolisis anaerob dan sintesis protein.
3. Sebutkan perbedaan sel hewan dengan sel tumbuhan!
Sel Tumbuhan
Sel Hewan
  • Sel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.
  • Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan.
  • Mempunyai bentuk yang tetap.
  • Tidak mempunyai bentuk yang tetap.
  • Mempunyai dinding sel.
  • Tidak mempunyai dinding sel.
  • Mempunyai klorofil.
  • Tidak mempunyai klorofil.
  • Mempunyai vakuola atau rongga sel yang besar.
  • Tidak mempunyai vakuola, walaupun terkadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan).
  • Menyimpan tenaga dalam bentuk biji (granul) kanji.
  • Menyimpan makanan dalam bentuk biji (granul) glikogen.
  • Tidak Mempunyai sentrosom.
  • Mempunyai sentrosom.





4. Jelaskan apa yang anda ketahui mengenai membran sel!
  • Merupakan lapisan yang melindungi inti sel dan sitoplasma.
  • Membungkus organel-organel dalam sel.
  • Merupakan alat transportasi bagi sel yaitu tempat masuk dan keluarnya zat-zat yang dibutuhkan dan tidak dibutuhkan oleh sel.
  • Struktur membran ialah dua lapis lipid (lipid bilayer) dan memiliki permeabilitas tertentu sehingga tidak semua molekul dapat melalui membran sel.
  • Ada 3 model struktur membran sel:
  1. Model mozaik fluida (dikemukakan oleh Singer dan Nicholson pada tahun 1972). Pada teori mozaik fluida, membran merupakan 2 lapisan lemak dalam bentuk fluida dengan molekul lipid yang dapat berpindah secara lateral di sepanjang lapisan membran.
  2. Protein membran tersusun secara tidak beraturan yang menembus lapisan lemak (dinamis) dimana komponen-komponennya bebas bergerak dan dapat terikat bersama dalam berbagai bentuk interaksi semipermanen.
  3. Komponen penyusun membran sel antara lain adalah phosfolipids, protein, oligosakarida, glikolipid, dan kolesterol.
5. Sebutkan (min5) organel sel yang anda ketahui beserta fungsinya masing-masing!
Organel Sel
Fungsi
Nukleus
  • Pengendali kegiatan sel
Ribosom
  • Tempat sintesis protein
Mitokondria
  • Pusat pembangkit tenaga/respirasi sel
Retikulum Endoplasma (RE)
  • REKasar:Penyalur hasil sintesis protein
  • REHalus: Tempat sintesis steroid dan detoksifikasi pada sel hari
Diktoisom
  • Berhubungan dengan sekresi sel
  • Pembentukan zimogen
  • Pembentukan vesikel, seperti lisosom
Membran plasma
  • Pengendali lalulintas zat
Mikrotubuli
  • Mengatur pergerakan kromosom selama pembelahan sel
  • Mengatur pergerakan silis, flagella
Dinding sel
  • Penguat
Vakuola
  • Berisi air, senyawa anorganik dan organik alkaloida
6. Jelaskan perbedaan sel eukariotik dengan sel prokariotik!

Sel Eukariotik Perbandingan Sel Prokariotik
Bakteri, Alga Biru&Hijau, mikroplasma Organisme Protozoa, Alga lainnya, metafita, dan metazoa
- Selubung Inti Ada
Telanjang, sirkuler DNA Benang DNA berpilin ganda
Tunggal Kromosom Multiple
- Nukleolus Ada
Amitosis, Vegetatif Pembelahan Mitosis/Meiosis
70S (50S dan 30S) Ribosom 80S (60S dan 40S)
- Endomembran Ada
Enzim respiratorius dan fotosintesis dalam membran plasma Mitokondria Ada, respirasi seluler




7. Sebutkan bagian-bagian yang menyusun inti sel (nucleus) pada stadium interfase!
Pada fase interfase, bagian-bagian yang menyusun inti sel (nucleus) adalah dinding sel, membran sel, anak inti, membran inti, dan kromatin. Untuk lebih jelas, bisa kita lihat pada gambar di bawah ini.
8. Jelaskan beda kromatin dengan kromosom!

Kromatid
Kromosom
  • Hasil dari pemisahan Kromosom.
  • Dalam sel berbentuk pasangan diploid (2n).
  • Terbentuk pada saat anafase (pada saat berpisah dan menuju ke kutub yang berlawanan).
  • Terbentuk pada saat profase (benang-benang kromatin memendek dan menebal menjadi kromosom).


  • Hasil dari benang-benang kromatin yang memendek menebal.
.
.

9. Jelaskan apa yang anda ketahui mengenai mitosis dan urutan prosesnya!
Mitosis adalah proses pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak yang masing-masing memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan sel induknya. Mitosis terjadi pada perbanyakan sel tubuh (sel somatis). Kromosomnya berpasangan, sehingga disebut diploid (2n). Pembelaha mitosis berlangsung secara bertahap melalui beberapa fase, yaitu:
1. Profase
  • Pada fase ini sel induk yang akan membelah
  • Memperlihatkan terbentuknya dua sentriol dari sentrosom; yang satu tetap ditempat, yang satu bergerak kearah kutub yang berlawanan.
  • Butiran kromatin memanjang menjadi benang kromatin yang memendek dan menebal menjadi kromosom.
  • Membran inti masih terlihat pada profase awal, kemudian segera terpecah-pecah.
  • Kemudian kromosom berduplikasi membujur menjadi dua bagian yang masing-masing disebut kromatid.
  • Diakhir profase, selubung inti sel pecah dan setiap kromatid melekat di beberapa benang spindle di konektor.
2. Metafase
  • Periode selama kromosom berada di ekuatorial
  • Pada fase ini, kromosom tampak paling jelas.
  • Sering disebut Fase Aster ( Bintang)
3. Anafase
  • Selama anaphase, kromatid bergerak menuju kearah kutub-kutub yang berlawanan.
  • Kinektor yang masih melekat pada benang spindel berfungsi menunjukan jalan, sedangkan lengan kromosom mengikuti di belakang.
4. Telofase
  • Kromatid-kromatid mengumpul pada kutub-kutub.
  • Benang gelondong menghilang, kromatid menjadi kusut dan butiran-butiran kromatid muncul kembali.
  • Selaput inti terbentuk kembali dan nukleolus terlihat lagi.
  • Pada bagian bidang ekuator terjadi lekukan yang makin lama makin ke dalam hingga sel induk terbagi menjadi dua yang masing-masing mempunyai sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya.
5. Interfase
  • Disebut juga sebagai fase istirahat, dimana pada fase ini sel mempersiapkan diri untuk pembelahan lagi dengan mengumpulkan materi dan energi.
  • Pada fase ini kromosom tidak tampak.
  • Pada akhirnya mitosis menghasilkan dua sel anak.
  • Masing-masing sel anakan memiliki jumlah dan sifat kromosom yang sama dengan induknya.
  • Pada bagian ini terjadi pembagian inti (kariokinesis) dan pembagian plasma/sitoplasma (Sitokinesis).
10. Sebutkan perbedaan mitosis dengan meiosis!

11. Jelaskan apakah perbedaan transport aktif dengan transport pasif?
Transpor aktif
  • merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan.
  • Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi.
  • Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein.
  • Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore.
  • Yang termasuk transpor aktif ialah
  1. coupled carriers
  2. ATP driven pumps
  3. light driven pumps.
  • Dalam transpor menggunakan coupled carriers dikenal dua istilah, yaitu
  1. simporter
  2. antiporter.
  • Simporter ialah suatu protein yang mentransportasikan kedua substrat searah,
  • Antiporter mentransfer kedua substrat dengan arah berlawanan.
  • ATP driven pump merupakan suatu siklus transpor Na+/K+ ATPase.
  • Light driven pump umumnya ditemukan pada sel bakteri.
  • Mekanisme ini membutuhkan energi cahaya dan contohnya terjadi pada Bakteriorhodopsin.
Transpor pasif
  • Merupakan suatu perpindahan molekul menuruni gradien konsentrasinya.
  • Transpor pasif ini bersifat spontan. Difusi, osmosis, dan difusi terfasilitasi merupakan contoh dari transpor pasif.
  • Difusi terjadi akibat gerak termal yang meningkatkan entropi atau ketidakteraturan sehingga menyebabkan campuran yang lebih acak.
  • Difusi akan berlanjut selama respirasi seluler yangO2 masuk.
  • Osmosis merupakan difusi pelarut melintasi membran selektif yangtotal (dari hipotonis keke dalam transpor pasif karena zat terlarut berpindah menurut gradien konsentrasinya.
  • Contoh molekul yang berpindah dengan transpor pasif ialah air dan glukosa.
  • Transpor pasif air dilakukan lipid bilayer dan transpor pasif glukosa terfasilitasi transporter.
  • Ion polar berdifusi dengan bantuan protein transpor.
  • Mengkonsumsi arah perpindahannya ditentukan oleh beda konsentrasi zat terlarut hipertonis). Difusi terfasilitasi juga masih dianggap
12. Berikan contoh peristiwa difusi dan osmosis!
  • Difusi adalah proses berpindahnya zat-zat dari daerah dengan konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Difusi merupakan proses pasif dan tidak membutuhkan energy.
  • Contoh Peristiwa difusi:
  1. Pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis.
  2. Uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara.
  3. Pertukaran udara didalam paru-paru.
  • Osmosis adalah peristiwa perpindahan massa dari lokasi dengan potensi solvent tinggi, menuju lokasi berpotensi solvent rendah, melalui membran semi-permeable.Umumnya yang disebut sebagai solvent di sini adalah air. Dapat dikatakan bahwa peristiwa osmosis adalah transfer solvent (dan bukan solut).Sedangkan peristiwa transfer solut, dikenal sebagai dialysis (arah aliran dari titik berpotensi solut tinggi menuju ke rendah).
  • Contoh peristiwa osmosis:
  1. Masuk dan naiknya air mineral dalam tubuh pepohonan.
  2. Air dalam tanah memiliki kandungan solvent lebih besar (hypotonic) dibanding dalam pembuluh, sehingga air masuk menuju xylem/sel tanaman.
  3. Ikan air tawar yang ditempatkan di air laut akan mengalami penyusutan volume tubuh.
  • Air laut adalah hypertonic bagi sel tubuh manusia, sehingga minum air laut justru menyebabkan dehidrasi.
  • Kentang yang dimasukkan ke dalam air garam akan mengalami penyusutan.
  • Proses pengasinan telur asin.
13. Apakah yang anda ketahui mengenai enzim?
  • Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia.
  • Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi dan dengan demikian mempercepat proses reaksi.
  • Percepatan terjadi karena enzim menurunkan energi pengaktifan yang dengan sendirinya akan mempermudah terjadinya reaksi.
  • Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia.
  • Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap.
  • Sebagai contoh, enzim amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
Sifat-sifat enzim
  1. Biokatalisator
  2. Thermolabil; mudah rusak
  3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.
  4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.
  5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.
  6. Bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, mengkatalisis pembentukan dan penguraian lemak.
14. Sebutkan faktor-faktor yang mempercepat dan memperlambat kerja enzim!
  • Temperatur
Karena enzim tersusun dari protein, maka enzim sangat peka terhadap temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein, sedangkan temperatur yang terlalu rendah dapat menghambat reaksi. Pada umumnya, temperatur optimum enzim adalah 30-40°C. Pada suhu diatas 50°C.
  • Pengaruh pH
Perubahan pH dapat mempengaruhi perubahan asam amino kunci pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya.
  • Pengaruh Konsentrasi Enzim dan Substrat
Jika enzim terlalu sedikit dan substrat terlalu banyak, reaksi akan berjalan lambat dan bahkan ada substrat uang tak terkatalisasi. Semakin banyak enzim, maka reaksi akan semakin cepat.
  • Pengaruh hasil akhir
  • Pengaruh Zat Penggiat
  • Pengaruh Zat Penghambat (Inhibitor Enzim)
Jika inhibitor ditambahkan ke dalam campuran enzim dan substrat, kecepatan reaksi akan turun. Cara kerjanya adalah berikatan dengan enzim, membentuk kompleks enzim-inhibitor yang masih mampu atau tidak mampu berikatan dengan substrat.
Ada dua jenis inhibitor, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif.
  • Pengaruh Konsentrasi Substrat

Saturday, 27 February 2010

TRANSPLANTASI GEN-TEKNIK PLASMID



Bioteknologi dalam rekayasa genetik



Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.



Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen


Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.



Pemisahan DNA oleh enzim restriksi

Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)




  • Langkah-langkah dalam rekayasa genetika untuk memproduksi insulin dalam Teknik Plasmid adalah sebagai berikut :

  1. Masing-masing gen polipeptida alfa dan beta disintesis secara kimiawi.
  2. Gen tersebut disisipkan pada plasmid E. coli yang direkayasa supaya memiliki operon laktosa, yaitu promoter, operator, dan gen struktural 2 yang mengkode ß-galaktosidase. Di samping itu, plasmid ini juga mengandung gen yang mengkode resistensi terhadap amfisilin yang berguna sebagai marker untuk menyeleksi sel yang mengandung plasmid.
  3. Masing-masing gena alfa dan beta disisipkan ke dalam plasmid yang terpisah, yaitu pada bagian kanan gen z.
  4. Plasmid tersebut lalu dimasukkan ke dalam sel E. coli untuk diekspresikan.
  5. Ekspresi operon laktosa akan menyebabkan terbentuknya protein galaktosidase dan protein insulin yang saling berikatan hingga membentuk protein gabungan.
  6. Selanjutnya protein gabungan ini dimurnikan lalu dipotong sehingga protein insulin terpisah dengan protein ß-galaktosidase.
  7. Dengan cara ini akan diperoleh polipeptida alfa maupun polipeptida beta insulin.
  8. Akhirnya polipeptida alfa diikatkan dengan polipeptida beta secara oksidasi. sehingga diperoleh insulin yang utuh dan siap untuk digunakan.
DETAIL

  • Dalam pembahasan tentang teknik-teknik bioenginering istilah-istilah macam plasmid dan episom tentu kita harus tahu secara mendasar
  • Sesungguhnya apa dan bagaimana sih plasmid itu ?

Dalam coretan catatan ini, secara ringkas akan diperjelas tentang hal teknologi bioteknologi yanng melibatkan Plasmid:

  • Plasmid merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstra kromosomal.
  • Plasmid berada di sitoplasma bakteri berupa DNA sirkuler ekstra kromosomal
  • Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri
  • Episom ini berperan serta bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri tersebut.
  • Baik Plasmid maupun episom memiliki fungsi yang penting dalam penelitian genetika maupun dalam perekayasaan gen.
  • Plasmid memiliki struktur yang sama dengan DNA kromosom yang terdiri atas gen-gen yang mengkodekan sifat tertentu seperti resistensi terhadap antibiotik dan sebagainya.
  • Plasmid memiliki bentuk sirkular untai ganda (umumnya), sirkular untai tunggal seperti pada bakteri gram positif dan berbentuk linier seperti pada genus Borellia dan Streptomyces.OK
  • Plasmid melakukan replikasi sendiri dan memiliki dua tipe yaitu plasmid berukuran kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di dalam sel dan plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih besar dari 30 kb; plasmid F sendiri berukuran 100 kb).
  • Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua kopian per sel. Plasmid F ini juga dikenal dengan plasmid konjugativ karena dapat ditransfer dari satu sel ke sel yang lain atau dapat menggabungkan dirinya ke dalam kromosom.
  • Pengertian Plasmid dan Episom
  • Pengertian Plasmid secara gamblang, Dale & Park (2004) menyebutkan bahwa plasmid merupakan molekul DNA tambahan atau elemen DNA ekstrakromosomal.
  • Dalam Garner (1991) diterangkan bahwa plasmid merupakan replicon (sebuah unit dari materi genetik yang mampu melakukan replikasi secara mandiri) yang diwariskan secara stabil (dipertahankan tanpa seleksi tertentu) dan berada di luar kromosom (extra-chromosomal).
  • Plasmid hanya dimiliki oleh organisme prokariot dan tidak dimiliki oleh organisme eukariot.
  • Namun karena plasmid merupakan DNA ekstrakromosomal, maka kromosom otonom seperti pada mitokondria dan kloroplas pada sel eukariot sebagian menganggap itu merupakan plasmid karena kromosom sebenarnya terdapat pada inti.
  • Plasmid bakteri secara umum berada di dalam sel sebagai molekul DNA sirkular dengan penyesuaian yang sangat rapi, berkaitan dengan bentuk supercoil dari DNA.
  • Pada beberapa kasus, plasmid merupakan molekul yang sangat kecil dengan panjang hanya beberapa kilobasa, tetapi pada beberapa organisme, khususnya genus Pseudomonas plasmid berukuran lebih dari beberapa ratus kilobasa.
Pengertian Episom
  • Selain plasmid, yang akan dibahas pada makalah ini adalah episom.
  • Episom merupakan unsur-unsur genetik bebas yang telah dapat berkembang dalam sel bakteri baik dalam keadaan autonom (menggandakan diri dan dipindahkan tanpa bergantung kepada kromosom bakteri) maupun pada keadaan terintegrasi (melekat pada kromosom bakteri, berperan serta bersamanya dalam rekombinasi genetika dan dipindahkan bersama kromosom bakteri tersebut) (Hakim, 2010).
  • Pengertian di atas diperkuat oleh Garner (1991) yang menyebutkan bahwa episom merupakan elemen genetik yang memiliki dua alternatif cara replikasi
  • Cara replikasi itu meliputi
  1. sebagai bagian yang terintegrasi dalam kromosom utama
  2. sebagai elemen genetik autonom yang independen (berdiri sendiri) dari kromosom utama.
  • Dalam kamus britanica terdapat informasi tambahan bahwa dalam konjugasi bakteri, sel bakteri yang memiliki episom bertindak seolah-olah sebagai ‘pejantan’nya, sebab di dalam proses tersebut terjadi transfer episom atau episom beserta gen yang ditempelinya ke sel yang lain.

Perbedaan Antara Plasmid dan Episom
  • Antara plasmid dan episom tidaklah sama, terdapat sebuah perbedaan mendasar diantara keduanya.
  • Dalam Wiki.Answer (sebuah forum diskusi ilmiah di internet) menyimpulkan bahwa perbedaan antara plasmid dan episom sebagai berikut;
  • Plasmid merupakan molekul DNA ekstra kromosom, plasmid tidak dapat bergabung dengan DNA kromosom, dan plasmid berisi informasi genetik yang diperlukan untuk replikasi plasmid itu sendiri.
  • Sedangkan episom adalah setiap jenis DNA ekstra-kromosom yang dapat berhubungan dengan DNA kromosom.
  • Episom biasanya lebih besar dari DNA ekstra-kromosom lainnya.
  • Contoh episom adalah virus, karena mereka mengintegrasikan materi genetik mereka ke dalam DNA kromosom inang dan bereplikasi bersama dengan replikasi DNA kromosom inangnya.
Fungsi Plasmid dan Episom
  • Sebagai komponen genetik extrakromosomal, plasmid memiliki beberapa peranan yang cukup penting, baik bagi bakteri yang memiliki plasmid itu sendiri maupun bagi penelitian di bidang genetika. D
  • ale dan Park (2004) menyebutkan bahwa plasmid menyediakan sebuah dimensi ekstra yang penting terhadap fleksibilitas respon organisme terhadap perubahan lingkungan, baik perubahan itu bersifat antagonis atau berlawanan (misalnya kehadiran antibiotik) maupun yang berpotensi menguntungkan atau baik, misalnya ketersediaan substrat baru.
  • Beberapa kegunaan plasmid yang lain bagi bakteri seperti: produksi protein yang berfungsi sebagai zat antimikrobial untuk melawan organisme bakteri yang saling berdekatan misalnya Colicin yang diproduksi oleh E. Coli strain tertentu untuk membunuh bakteri E. Coli yang lain; plasmid membawa sifat virulensi bagi bakteri; bakteri-bakteri tertentu seperti Agrobacterium tumefaciens membawa plasmid yang disebut TI (Tumor Inducing) yang bersifat patogen yang menyebabkan tumor pada tumbuhan dan Rhizobium yang membentuk nodul pada akar kacang-kacangan yang berguna untuk fiksasi nitrogen dikontrol oleh gen-gen yang dibawa oleh plasmid. Selain itu juga, plasmid membawa gen-gen yang digunakan oleh beberapa bakteri dalam aktivitas metabolisme seperti fermentasi laktose dan proses biodegradasi dan bioremidiasi.
  • kondisi lingkungan Secara umum, plasmid memiliki peran penting di dalam menberikan kemampuan adaptif yang kuat bagi bakteri. Sesuai dengan sifat plasmid yang dapat keluar atau masuk ke dalam sel bakteri, hal ini memungkinkan bakteri dapat memiliki sifat-sifat genetik dan juga sifat-sifat metabolis yang menguntungkan pada yang baru.
  • Dari segi penelitian genetika, plasmid telah lama dikenal sebagai vektor dalam teknik rekayasa genetika. Contoh yang cukup popular adalah bakteri penghasil insulin, bakteri ini dihasilkan dengan menanamkan plasmid yang telah di modifikasi dengan disisipi gen pengkode insulin, dengan memiliki plasmid tersbut, bakteri itu mampu memproduksi insulin. Selain itu masih banyak contoh-contoh lain terkait manfaat plasmid di bidang penelitian genetika.
  • Sedikit berbeda dengan pada plasmid, umumnya episom justru merugikan sel inang, terutama jika episome tersebut merupakan virus. Sebagaimana kita ketahui pada daur replikasi virus, saat materi genetik virus tersebut masuk ke dalam sel inang dan segera menyisip pada kromosom inti kemudian mengambil kendali sel inang sehingga akhirnya membentuk virion-viron baru. Tentu saja proses ini merugikan bagi sel inang, apalagi jika daur tersebut berakhir dengan lisisnya sel inang.
  • Namun beberapa episom virus ternyata diketahui dapat berada dalam kondisi dorman (viral episomal latency), sebagaimana yang disebutkan di dalam wikipedia (2011) bahwa viral episomal latency merupakan kondisi dimana materi genetik virus yang telah masuk ke dalam sel inang, hanya melayang-layang (floating) di dalam sitoplasma sel inang. Dalam kondisi ini episom virus tersebut tidak memberikan bahaya yang serius bagi sel inang.
  • Dalam bidang rekayasa genetika, episome memberikan manfaat yang cukup besar. Seperti halnya plasmid episom seringkali digunakan untuk menyuntikkan gen-gen tertentu ke dalam kromosom sel target sehingga, dengan demikian sel target akan memiliki sifat-safat yang dibawa gen tadi. Dalam hal ini, penggunaan episom memberikan hasil yang sedikit berbeda dengan plasmid, dimana gen yang disuntikkan akan bergbung bersama pada DNA utama pada sel target.
Struktur Serta Replikasi Plasmid dan Episom

  • Plasmid memiliki bentuk sirkular dan melakukan replikasi sendiri.
  • Plasmid berada di dalam sel dan replikasinya seperti replikasi DNA seluler.
  • Plasmid merupakan DNA yang membawa sejumlah gen. sedikit berbeda dengan plasmid,
  • Episom merupakan materi genetik ektra kromosomal yang dapat menyisip pada kromosom utama sel induk.
  • Secara struktur episom bergabung dan menyatu dengan kromosom sel induk.
  • Ilustrasi struktur plasmid dan episom dapat dilihat pada gambar berikut;

  • Plasmid pada E.Coli terdiri atas dua tipe yaitu tipe pertama disebut ColE1
  • ColE1 berukuran relatif kecil (kurang dari 10 kb) dan terdapat dalam kopian berganda di dalam sel
  • Kelompok plasmid kedua digolongkan ke dalam plasmid F yang berukuran lebih besar (lebih besar dari 30 kb; plasmid F sendiri berukuran 100 kb).
  • Plasmid ini hanya memiliki satu atau dua kopian per sel
  • Plasmid ini juga dikenal dengan plasmid konjugatif.
  • Replikasi plasmid tipe pertama tidak berhubungan dengan proses replikasi kromosomal dan pembelahan sel (oleh sebab itu memiliki jumlah kopian yang banyak), meskipun ada beberapa pengontrol dalam replikasi plasmid.
  • Sedangkan plasmid tipe kedua, replikasinya dikontrol dengan cara yang sama seperti pada kromosom.
  • Karenanya, ketika kromosom diinisiasi untuk bereplikasi, maka replikasi plasmid ini pun akan terjadi. Oleh karena itu plasmid tipe ini tidak bisa diamplifikasi (perbanyakan).

  • Struktur plasmid ColE1. imm: gen untuk memproduksi colicin E1 dan imunitasnya; mob: gen yang mengkode nuklease untuk mobilisasi; rom: gen yang mengkode protein yang dibutuhkan untuk efektivitas jumlah kopian; oriT: origin of conjugal tansfer; oriV: origin of replication. (Gutman, 2004)

Gambar Plasmid tipe 1, plasmid dengan jumlah kopian berganda dengan pembagian acak.


Gambar Plasmid tipe 2, plasmid dengan jumlah kopian sedikit dengan pembagian terarah.

  • Model replikasi plasmid sama dengan kromosom (Gambar 2.3).
  • Banyak plasmid direplikasi sebagai molekul sirkular untai ganda.
  • Replikasi dimulai dari titik yang disebut oriV (vegetative origin, yang membedakannya dengan titik transfer konjugative yaitu oriT) dan prosesnya berasal dari titik ini dalam satu maupun dua arah secara simultan sampai seluruh lingkaran dikopi.

Gambar Model replikasi plasmid untai ganda. Replikasi dimulai dari titik awal replikasi yaitu oriVI dan diakhiri pada titik akhir replikasi yaitu oriT.

  • Replikasi pada plasmid untai tunggal terjadi pada beberapa bakteri seperti bakteri gram positif yang memiliki plasmid untai tunggal.
  • Model replikasi plasmid untai tunggal dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar Model replikasi plasmid untai tunggal.
  • Berawal dari untai tunggal yang disebut untai (+) disitensis untai komplementer yaitu untai (-) membentuk untai ganda (formasinya disebut RF).
  • Dari bentuk RF kemudian disintesis kopian plasmid untai tunggal. Siklus berlanjut dan membentuk untai tunggal berikutnya.
  • Plasmid juga memiliki bentuk liner seperti yang dicirikan pada beberapa genus bakteri yaitu Borrelia dan Streptomyces.
  • Gambar berikut menjelaskan bagaimana replikasi plasmid linier pada Borrelia.

Gambar Model replikasi plasmid linier pada Borrelia.
  • Replikasi berawal dari bagian oriC (origin of replication central) membentuk struktur dimerik sirkular.
  • Struktur dimerik sirkular dipotong, sehingga menghasilkan satu plasmid linier yang baru.

Gambar Integrasi dan pemotongan plasmid F. Integrasi terjadi melalui rekombinasi dengan bagian kromosom (a-c).
  • Pemotongan akurat terjadi pada bagian yang sama, tetapi rekombinasi dengan bagian kromosom yang berbeda menghasilkan penggabungan DNA kromosom (pada kasus ini gen lac) ke dalam plasmid (d-e) membentuk sebuah plasmid F’ dan menyebabkan delesi kromosom.

Support web ini

BEST ARTIKEL