SIFAT FISIK DAN KIMIA DNA NUNUK PRIYANI Progran Studi Biologi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara PENDAHULUAN Dalam menghasilkan keturunan baru, informasi genetic diwariskan dari orang tua kepada keturunannya. Proses demikian disebut dengan Hareditas. Gen adalah bagian dari DNA kromosom yang mengkode satu buah molekul RNA spesifik, yang selanjutnya mengkode untuk polipeptida tertentu. Gen tersusun dari DNA (Deoxyribo Nucleic Acid). DNA bersama-sama dengan protein histon dan non histon membentuk benang-benang kromatin yang selanjutnya menyusun kromosom. DNA merupakan dasar secara kimiawi dari hereditas. Percobaan yang membuktikan bahwa DNA mengandung informasi genetik, dilakukan pertama kali oleh Frederick Griffith dan co-workers, sbb: Dikenal 2 strain Streptococcus pneumoniae: a) Sel virulen : sel yang diselubungi oleh kapsul dan bila di tumbuhkan pada cawan-petri akan membentuk koloni dengan permukaan lembut. b) Sel non virulen : sel yang tidak diselubungi oleh kapsul dan bila ditumbuhkan pada cawan-petri akan membentuk koloni dengan permukaan kasar. Gb. 1. Frederick Griffith menunjukkan transformasi informasi gen dari bakteri yang telah dipanasi ke dalam bakteri hidup dari strain yang berbeda. (Wolf, 1993) 2004 Digitized by USU digital library 1
Percobaan tersebut dilanjutkan oleh Avery dkk: Gbr 2. Menggunakan S. pneumoniae yang virulen dan non virulen, diparlukan dengan 3 macanm enzim, extrak tsb. Selanjutnya ditambahkan kedalam strain non verulen. Hasilnya menunjukkan bahwa hanya sel yang ditambahkan extrak dengan enzim deoksiribonuklease yang tidak menunjukkan adanya transformasi sel (wolf, 1993) Selanjutnya Hershey-Chase menggunakan radioaktif untuk membuktikan bahwa hanya DNA virus yang diperlukan untuk memproduksi virus baru di dalam sel bakteri. Mula-mula phage/ virus yang menginfeksi bakteri, ditumbuhkan pada medium yang mengandung sulfur dan fosfor radioaktif. Virus kemudian mengandung protein yang bersifat radioaktif pada coatnya, dan DNA radioaktif. Selanjutnya virus tersebut di biarkan menginfeksi bakteri yang menyebabkan sel bakteri menjadi lisis. Setelah dianalisis, virus tersebut hanya mengandung materi genetic yang bersifat radioaktif, sedang proteinnya tidak. 2004 Digitized by USU digital library 2
Gb. 3. Hershey-Chase mendemonstrasikan bahwa hanya DNA dari virus bakteri yang diperlukan untuk menghasilkan virus baru (Wolf, 1993). SIFAT FISIK DAN KIMIA DNA DNA adalah polimer dari nukleotida-nukleotida. Nukleotida-nukleotida dalamdna dihubungkan satu dengan yang lainnya oleh ikatan fosfodiester, yaitu ikatan yang terjadi antara Carbon katida dari satu nukleotida terdiri dari sebuah gula pantosa (deoksiribosa), satu buah fosfat dan satu basa nitrogen. Basa nitrogen tersebut berikatan dengan carbon pertama dari gula deoksiribosa, sedangkan fosfat berikatan dengan Carbon kelima dari gula yang sama. Basa nitrogen yang menyusun nukleotida dikelompokan menjadi 2 yaitu: Purine, yaitu basa nitrogen yang strukturnya berupa dua cincin. Termasuk diantaranya adalah : adenin dan guanin. Primidin, yaitu basa nitrogen yang strukturnya berupa satu cincin. Termasuk diantaranya adalah : citosin dan timin. 2004 Digitized by USU digital library 3
Gb. 5. Struktur kimia dari DNA. Setiap molekul DNA terdiri dari sub unit deoksiribonukleotida monofosfat. Setiap unit tersebut tersusun dari kelompok fosfat yang berikatan dengan gula pada atom karbon no. 5 dengan Carbon no.3 dari gula berikutnya disebut ikatan fosfodiester (Wolf, 1993) Hukum Chargaff: Chargaff meneliti proporsi relatif dari purin dan purimidin dalam suatu DNA dari sejumlah organisma. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa dalam DNA dari organisma apapun jumlah A=T dan C=G. Dengan menggunakan difraksi sinar X diketahui bahwa DNA mempunyai susunan helix. 2004 Digitized by USU digital library 4
Watson dan Crick: Watson dan Crick menemukan bahwa DNA berbentuk doubel helix. Setiap molekul DNA terdiri dari dua rantai polinukleotida yang tersusun secara anti paralel membentuk struktur duobel helix. Gb. 6. DNA doubel helix. (a) Pengaturan gula, kelompok fosfat dan basa dalam DNA. (b) Letak atom-atom dan ikatan-ikatan dalam DNA. Basa-basa berpasangan dalam posisi mendatar, (c) Diagram yang menunjukkan DNA dalam konformasi B (Wolf, 1993). Dua rantai polinukleotida tersebut tersusun dalam a coiled double helix. Rantai gula dan fosfat membentuk rangka luar dari helix. Basa nitrogen-basa nitrogen yang melekat pada gula menonjol ke dalam pusat helix. Jarak antara 2 strand adalah 1,1 nm yang diisi oleh basa nitrogen Jarak antara 2 basa adalah 3,4 A Setiap putaran dalam helix terdapat 10 basa Setiap putaran dalam helix mempunyai jarak 34 A Kedua stran (rantai polinukleotida) anti paralel artinya suatu rantai mempunyai arah yang berlawanan dengan rantai pasangannya. Misalnya suatu stran berakhir dengan gugus 5 fosfat sedang rantai pasangannya berakhir dengan gugus 3 OH (hidroksil). Kedua rantai polinukleotida komplementer artinya urytan nukleotida pada suatu rantai menentukan urutan nukleotida pada rantai pasangannya. Antara satu basa nitrogen dengan basa pasangannya dihubungkan oleh ikatan hidrogen. *) Dua ikatan hidrogen antara A dan T 2004 Digitized by USU digital library 5
*) Tiga ikatan hidrogen antara C dan G Basa nitrogen A hanya dapat berpasangan dengan T, sedangkan C dengan G Kemungkinan jumlah urutan basa adalah tidak terbatas, urutan yang berbeda menkode informasi yang berlainan. Gb. 7. (a) Ikatan antara nukleotida-nukleotida membentuk asam nukleat dalam DNA dan (b) RNA (Wolf, 1993). 2004 Digitized by USU digital library 6
Gb. 8. Struktur fisik DNA. Perhatikan bahwa dua rantai gula-fosfat mempunyai arah yang berbeda. Orientasi demikian memungkinkan basa-basa nitrogen berpasangan secara komplemen (Wolf, 1993). 2004 Digitized by USU digital library 7
Gb. 9. Diagram skematis yang menunjukkan ikatan hidrogen antara Adenin dengan Timin dan antara Goanin dengan Citosin (Wolf, 1993). DAFTAR PUSTAKA Stryer, L. 1988, Biochemistry, thrid edition. Stanford University, W.H. Freeman and Company, New York Wolf, L.S., 1993, Molecular and cellular Biology. California: Wardsworth Publishing Company 2004 Digitized by USU digital library 8