Jurnal Genetika Dalam Penurunan Sifat 23 Oktober 2015

Transkripsi

1 Jurnal Genetika Dalam Penurunan Sifat 23 Oktober 2015 Peranan DNA dalam Penurunan Sifat Genetik Nadia Liem (F9) Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida Wacana (UKRIDA) Jalan Arjuna Utara No 6 Jakarta Barat Liem_nadia@ymail.com Abstrak Genetika adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pewarisan( penurunan karakteristik dari orang tua atau induk kepada keturunannya) dan variasi( berbagai perbedaan yang tampak diantara semua makhluk hidup). Karakteristik dari orang tua dapat diwariskan ke anak karena peranan DNA yang terdapat dalam kromosom. DNA(asam deoksiribonukleat) merupakan materi genetic dari sebagian besar organisme. Tiap kromosom adalah sutu molekul DNA yang sangat panjang. Molekul kimia penyusun DNA dinamakan nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari satu molekul gula dan satu molekul fosfat yuang terikat pada salah satu basa DNA, yaitu Timin, Adenin, Guanin, dan Sitosin. Informasi genetic yang tersimpan tersimpan dalam sekuens nukleotida DNA memiliki dua fungsi. pertama, sebagai sumber informasi bagi sintesis semua molekul protein sel dan organisme. Kedua sebagai informasi yang diwariskan ke keturunan atau sel anak. Dengan perkembangan teknologi, pemeriksaan DNA dapat digunakan untuk mendeteksi hubungan keluarga, untuk mendeteksi suatu penyakit tertentu hingga penyakit yang kompleks. Tes DNA juga digunakan untuk tes forensic( dalam identifikasi korban pembunuhan, pemerkosaan,dll). Salah satu teknik biologi molekuler untuk melakukan pemeriksaan atau pengujian DNA adalah uji sidik jari DNA (DNA fingerprinting) Kata kunci : Nukleotida, biologi molecular, DNA fingerprinting. Abstract Genetics is the branch of biology that studies of inheritance (reduction characteristics of the parents or parent to offspring) and variations (differences that appear between all living things). Characteristics can be inherited from parents to children because the role of the DNA contained in the chromosomes. DNA (deoxyribonucleic acid) is the genetic material of most organisms. Each chromosome is a performance of a very long DNA molecule. Chemical molecules called nucleotides making up DNA. A nucleotide consists of a sugar molecule and a phosphate molecule attached to one yuang DNA bases, namely Thymine, Adenine, Guanine, and Cytosine. Stored genetic information stored in DNA nucleotide sequence has two functions. first, as a source of information for the synthesis of all protein molecules cells and organisms. Both as the information is passed on to offspring or daughter cells. With the development of technology, DNA testing can be used to detect family relationships, to detect a particular disease until the disease is complex. DNA testing is also used for forensic tests (in the identification of victims of murder, rape, etc.). One of the techniques of molecular biology to conduct DNA testing is the testing or DNA fingerprinting (DNA fingerprinting). Keywords: Nucleotide, molecular biology, DNA fingerprinting.

2 Pendahuluan Akhir-akhir ini marak di bicarakan tentang kasus-kasus criminal yang perlu untuk ditindaklanjuti misalnya kasus pemerkosaan, pembunuhan, peledakan bom dll yang dibicarakan adalah tentang status dari si_korban Pembunuhan atau identikasi dari korban serta identikasi dari seorang anak yang diragukan statusnya dengan melalui tes DNA, maka salah satu cara yang dapat dilakukan untuk menyelesaikan masalah tersebut adalah identifikasi DNA (Deoxyribo Nucleic Acid). Identifikasi DNA dapat dimanfaatkan untuk mengetahui hubungan biologis antar individu dalam sebuah keluarga dengan cara membandingkan pola DNA individu-individu tersebut. Untuk mengidentifikasi DNA tersebut maka dilakukan tes paternitas dan tes maternitas. Dalam makalah ini akan dibahas tentang metode untuk mengidentifikasi tes paternitas dan tes maternitas serta DNA sendiri yang berperan didalamnya. Pembahasan DNA dan Struktur DNA DNA ( asam deoksiribonukleat) merupakan materi genetic dari sebagian besar organisme. Tiap kromosom adalah sutu molekul DNA yang sangat panjang. Molekul kimia penyusun DNA dinamakan nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari satu molekul gula dan satu molekul fosfat yuang terikat pada salah satu basa DNA, yaitu Timin, Adenin, Guanin, dan Sitosin. Unit-unit monomerik DNA ini dibuat menjadi bentuk polimerik oleh jembatan 3, 5 fosfodiester sehingga membentuk untai tunggal. Kandungan informasi DNA (kode genetic) terletak pada sekuens (rangkaian, urutan) monomer-monomer (deoksiribonukleotida purin da n pirimidin). Polimer ini memiliki polaritas; salah satu ujungnya berupa terminal 5 - hidroksil atau fisfat, sedangkan ujung lainnya berupa terminal 3 -fosfat atau hidrosksil. Dari hasil pengamatam Chargaff bahwa di dalam molekul DNA konsentrasi nukleotida deoksiadenosin (A) setara dengan nukleotida timidin (T) (A=T), sedangkan konsentrasi deoksiguanosin (G) setara dengan deoksisitidin (C) (G=C). Watson, Crick, dan Wilkins terdorong untuk mengajukan (pada awal tahun 1950-an) suatu model molekul DNA untai ganda. Kedua untai heliks untai-ganda ini disatukan oleh ikatan hydrogen antara basa purin dan primidin. Bentuk umum DNA bersifat kinan( lawan kidal) karena jika heliks ganda dilihat dari atas ke bawah, residu-residu basa membentuk spiral dengan arah putaran yang sesuai dengan putaran jarum jam. Kedua untai molekul heliks ganda yang masingmasing memiliki polaritas, bersifat antiparalel. Satu untai berjalan dalam arah 5 ke 3 dan yang lain dalam arah 3 ke 5. Dalam molekul DNA untai-ganda, informasi genetic terletak dalam sekuens nukloetida di salah satu untai, template strand (untai cetakan). Untai ini adalah untai DNA yang disalin sewaktu sintesis asam ribonukleat berlangsung. Untai ini kadangkadang disebut noncoding strand. Untai lawannya disebut sebagai coding strand (untai pengode/penyandi) karena cocok dengan sekuens transkripsi RNA yang menyandi protein (tetapi mengandung urasil di tempat timin. Kedua untai dengan pasangan basa yang disatukan oleh ikatan hydrogen berputar mengililingi suatu sumbu sentral dalam bentuk heliks ganda (double heliks). Tiga ikatan hydrogen menyatukan nukleotida deoksiguanosin dan deoksisitidin, sedangkan pasangan lain, pasangan A-T disatukan oleh dua ikatan hydrogen. Oleh karena itu, ikatan G-C jauh kebih resisten terhadap denaturasi, atau pencairan/pelelehan, disbanding region yang kaya akan A-T.

3 Gambar 1.1. struktur untai ganda DNA dan fungsi cetakan dari masing-masing untai lama (berarsir gelap) yang membentuk untai komoplementer baru(arsir terang). Fungsi DNA DNA mengandung informasi genetic pertama kali dibuktikan pada tahun 1944 dalam serangkaian eksperimen yang dilakukan oleh Avery, MacLeod, dan McCarry. Informasi genetic yang tersimpan tersimpan dalam sekuens nukleotida DNA memiliki dua fungsi. Pertama, sebagai sumber informasi bagi sintesis semua molekul protein sel dan organisme. Kedua sebagai informasi yang diwariskan ke keturunan atau sel anak. Kedua fungsi ini memerlukan molekul DNA untuk berfungsi sebagai cetakan untuk transkripsi informasi ke dalam RNA dan unutk replikasi informasi ke molekul DNA anak. Sifat komplementer model DNA untai ganda yang dikemukakan Watson dan Crick menunjukkan secara tegas bahwa replikasi molekul DNA terjadi secara semikonservatif. Masing-masing sel anak mengandung molekul DNA dengan informasi yang identik dengan informasi yang dimilki oleh sel induk. Genetika Genetika adalah cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pewarisan( penurunan karakteristik dari orang tua atau induk kepada keturunannya) dan variasi( berbagai perbedaan yang tampak diantara semua makhluk hidup). Hereditas Merupakan penurunan sifat genetic dari orang tua ke anak. Pengetahuan mendasar tentang genetika disediakan oleh Gregor Mendel. Eksperimen Mendel pada kacang polong, menunujukkan bahwa sifatsifat biji kacang polong bulat atau keriput, kuning atau hijau biasa dipahami sebagai sifat yang diwarisi hampir seperti partikel. Namun, beberapa sifat tidak selalu diekspresikan karena sifat tersebut bisa ditutup oleh sifat dominan. Hukum Mendel memberikan dasar untuk ilmu genetika modern. Metodenya masih menganalisa transmisi sifat turunan. 1.Hukum Segregasi Mendel menyatakan bahwa anggota pasangan alel akan bersegregasi, atau terpisah, selama proses pembentukan gamet. Melalui distribusi acak, sebgaian gamet akan berisi gen ibu asli lainnya berisi gen ayah asli. Dasar fisik umtuk hukum ini adalah pemisahan kromosom homolog selama pembelahan meiosis tahap anaphase 2.Hukum Penggolongan Bebas Mendel menyatakan bahwa gen pada berbagai lokus akan bersegregasi dengan bebas satu sama lain, yaitu jika dua pasangan gen atau lebih saling berhadapan, maka setiap pasangan akan terpisah dan bergerak ke dalam gamet dengan bebas, asalkan gen tersebut tidak berada dalam kromosom yang sama. a.jika gen berada dalam kromosom yang sama, maka gen tersebut tidak sepenuhnya dapat bergerak bebas, tetapi akan diturunkan secara berkelompok dan dikatakan terikat, terutama jika gen tersebut terletak sangat berdekatan. b.kelompok alel yang terikat dapat diuraikan dan dikombinasi ulang dengan berbagai cara melalui pertukaran silang antar kromosom homolog saat pembelahan meiosis. Pembelahan ini akan memperbesar varisi diantara keturunannya Pemeriksaan DNA Dengan perkembangan teknologi, pemeriksaan DNA dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan membedakan individu yang satu dengan individu yang lain Selain untuk mendeteksi hubungan keluarga, tes DNA juga berfungsi untuk mendeteksi suatu penyakit tertentu

4 hingga penyakit yang kompleks. Dengan tes DNA bisa diketahui penyebab suatu penyakit apalagi yang bersifat penyakit turunan yang disebabkan oleh mutasi. Tes DNA juga digunakan untuk tes forensic( dalam identifikasi korban pembunuhan, pemerkosaan,dll). Untuk mengidentifikasi DNA maka dilakukan tes paternitas dan tes maternitas. Tes paternitas adalah tes DNA untuk menentukan apakah seorang pria adalah ayah biologis dari seorang anak. Tes paternitas membandingkan pola DNA anak dengan terduga ayah untuk memeriksa bukti pewarisan DNA yang menunjukkan kepastian adanya hubungan biologis. Sedangkan tes maternitas adalah tes DNA untuk menentukan apakah seorang wanita adalah ibu biologis dari seorang anak. Seperti pada tes paternitas, tes ini membandingkan pola DNA anak dengan terduga ibu untuk menentukan kecocokan DNA anak yang diwariskan dari terduga ibu. Umumnya tes maternitas dilakukan untuk kasus, seperti kasus dugaan tertukarnya bayi, kasus bayi tabung, kasus anak angkat dan lain-lain. Salah satu teknik biologi molekuler untuk melakukan pemeriksaan atau pengujian DNA adalah uji sidik jari DNA ( DNA fingerprinting) DNA Fingerprinting DNA fingerprinting juga disebut ketikan DNA. Sidik jari DNA pertama kali digunakan untuk identifikasi sampel setelah ahli genetika Alec Jeffreys J. dari Universitas Leicester di Inggris menemukan bahwa ada pola materi genetik yang unik untuk setiap individu. Dia menyebut urutan DNA berulang minisatellites. Dua kegunaan utama untuk informasi yang diberikan oleh analisis DNA fingerprinting adalah untuk identifikasi individu dan untuk penentuan ayah. Analisa DNA fingerprinting adalah teknik analisis untuk mengidentifikasi suatu individu berdasarkan pada fragmen DNA-nya. Metode yang dipakai untuk analisis DNA fingerprinting contohnya reaksi rantai polymerase (PCR) dan elektroforesis gel. Reaksi Rantai Polimerase (PCR) Merupakan metode in vitro yang dapat digunakan untuk pembuatan cepat DNA dalam jumlah yang sangat besar. Metode untuk membuat salinan segmen spesifik dari suatu DNA. materi awal untuk PCR adalah suatu larutan DNA untai-ganda yang mengandung urutan nukleotida yang ditargetkan untuk disalin. Saintis menambahkan jenis DNA polymerase yang resisten panas, suatu pasokan yang terdiri dari keempat nukleotida (untuk disusun menjadi DNA baru), dan primer yang dibutuhkan agar DNA polymerase dapat memulai sintesis DNA. Primer yang digunakan dalam PCR ini merupakan molekul DNA untai-tunggal sintetik yang pendek dan komplementer terhadap ujungujung DNA target sehingga menentukan segmen DNA tertentu yang akan diperkuat. Prosedur PCR : 1.DNA dipanasi untuk memisahkan untainya 2.Didinginkan untuk membiarkan primer berikatan dengan ujung-ujung urutan target melalui ikatan hydrogen, satu primer pada setiap untai 3.DNA polymerase menambahkan nukleotida pada ujung 3 primer, dengan menggunakan untai DNA yang lebih panjang sebagai cetakannya. Dalam waktu kira-kira 5 menit urutan DNA target yang panjang nya bisa mencapai seratus pasangan basa telah digandakan. larutan ini kemudian dipanaskan lagi, memulai siklus pemisahan untai yang lain, pengikatan primer, dan sintesis DNA.

5 Metode ini sangat cocok untk memperbanyak DNA untk prosedur pemeriksaan klinis atau forensic karena hanya diperlukan sampel DNA yang sangat sedikit sebagai bahan awal. DNA dapat diperbanyak oleh reaksi berantai polymerase dari sehelai rambut atau setetes darah atau semen. Elektroforesis melalui gel merupakan metode standar untuk pemisahan, identifikasi, dan pemurnian fragmen DNA. Elektroforesis gel memisahkan makromolekul berdasarkan laju perpindahannya melewati suatu gel dibawah pengaruh medan listrik. Endonuklease adalah enzim yang memotong DNA di sekuens-sekuens tertentu di dalam molekul DNA sedangkan eksonuklesae adalah enzim yang mencerna molekul DNA dari ujung-ujungnya. Enzimenzim ini disebut enzim restriksi, yang hanya memotong DNA, dari manapun asalnya, menjadi potongan-potongan pendek dengan cara spesifik untuk setiap sekuens jadi tidak secara acak. Jika DNA dicerna oleh enzim tertentu, ujung semua fragmen memiliki sekuens DNA yang sama. Fragmen fragmen DNA yang dihasilkan dapat diisolasi dengan elektroforesis pada gel dan dipajankan dengan arus listrik searah. DNA, karena bermuatan negative, akan bergerak ke kutub positif. Fragmen yang lebih kecil akan bergerak paling cepat. Kesimpulan Berdasarkan pembahasan di atas maka dapat disimpulkan bahwa DNA merupakan materi genetic yang membawa informasi yang akan diwariskan ke keturunan atau sel anak, dengan adanya gen yang merupakan sekuens dari DNA di dalam kromosom maka sifatsifat dari induk atau parental dapat diturunkan ke anak baik yang dominan atau resesif karena tiap kromosom adalah satu molekul DNA yang sangat panjang. Dapat terjadi pertukaran silang(crossing over) pada bagian-bagian dari pasangan kromosom yang homolog pada saat pembelahan meiosis menimbulkan variasi pada keturunan. Dengan demikian DNA adalah materi hereditas, yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi dan membedakan individu yang satu dengan individu yang lain, dan mendeteksi penyakit tertentu apalagi untuk kelainan genetic yang disebabkan karena mutasi, namun dengan semakin berkembangnya teknologi DNA juga di gunakan untuk tes forensic, misalnya uji sidik jari DNA( DNA fingerprinting) yang merupakan salah satu teknik biologi molekuler. Daftar Pustaka 1.Brookes M. Get A Trip on Genetics. English: The IVY Press Limited; Wulandari N, Rendy L, Dwijanyanti L, Liena, Dany F, Rachman LY, editors. Biokimia harper. Edisi ke-27. Jakarta : ECG; Fatchiya, Arumingtyas EL, Rahayu S. Biologi molecular prinsip dasar analisis. Jakarta: Erlangga; Suyono J, Sadikin V, Mandera LI, editors. Biokimia kedokteran dasar: Sebuah pendekatan klinis. Jakarta : ECG; Safitri A, Simarmata L, Hardani HW, editors. Biologi Campbell. Edisi ke-5. Jakarta: Erlangga; Sudjadi. Bioteknologi kesehatan. Edisi ke- 1. Yogyakarta: Penerbit Kanisius; Leo P, editor. Rahasia kehidupan dan kecerdikan sel. Bandung: Penerbit Qanita; Widyastuti P, editor. Anatomi dan Fisiologi untuk Pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran ECG; 2004.