-->

Dna Sebagai Bahan Genetik

Pada tahun 1930an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia, yang kemudian berkembang melahirkan cabang ilmu gres yang disebut Molekular. Keterkaitan antara Genetika dan Molekular memunculkan istilah Genetika Molekular, yaitu ilmu yang mempelajari wacana seluk beluk gen.



Gen terletak pada kromosom. Komponen kimiawi kromosom, DNA dan protein, perlu pembuktian yang mana yang merupakan materi genetik. Seorang jago kesehatan dari Inggris, Frederick Griffith, mempelajari penyebab penyakit pneumonia pada mamalia, yaitu basil Streptococcus pneumoniae. Dia mempunyai 2 strain bakteri, yaitu yang sanggup menjadikan penyakit dan lainnya tidak. Bakteri penyebab penyakit, ada 3 tipe, tipe I, II dan III, mempunyai ciri spesifik, yaitu adanya kapsul yang menyelubungi seluruh sel. Selubung kapsul menjadikan permukaan basil tersebut halus (smooth). Bakteri ini disebut juga basil tipe S (singkatan dari smooth). Bakteri yang tidak berbahaya, mempunyai permukaan sel yang kasar, lantaran tidak diselubungi oleh kapsul. Bakteri ini disebut basil tipe R (singkatan dari rough).


an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia DNA Sebagai Materi Genetik
Percobaan Griffith




Percobaan Griffith menawarkan klarifikasi awal wacana adanya sesuatu (gen?) yang sanggup berpindah dan menjadikan terjadinya perubahan pada sel tersebut. Empat percobaan yang dilakukan Griffith yakni sebagai berikut :



  1. Tikus sesudah disuntik dengan kultur basil tipe S (bakteri virulen) akan mati
  2. Tikus lain disuntik dengan basil nonpatogen tipe R, tikus tetap sehat tidak mati
  3. Percobaan lainnya, basil tipe S dimatikan dengan pemanasan 60 oC selama 3 jam, kemudian disuntikkan pada tikus, ternyata tikus tersebut tetap sehat. Kesimpulan dari percobaan ini yakni basil virulen S akan menjadikan penyakit pada tikus, apabila dalam keadaan hidup .
  4. Percobaan terakhir, Griffith mencampur basil tipe S yang telah mati lantaran pemanasan dengan basil tipe R, kemudian disuntikan pada tikus. Tikus percobaan sakit, dan dari hasil otopsi, ditemui banyak basil tipe S pada tikus tersebut. Ada substansi yang berasal dari basil tipe S yang sudah mati, mengubah sel basil tipe R menjadi bentuk basil virulen (tipe S).



Sifat patogenitas yang dimiliki basil tipe R ini ternyata diwariskan ke semua keturunannya. Griffith belum mengetahui substansi yang menjadikan perubahan yang diwariskan. Fenomena ini disebut transformasi, yaitu perubahan genotip dan fenotip yang disebabkan oleh asimilasi DNA eksternal.


an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia DNA Sebagai Materi Genetik
Prinsip transformasi




Percobaan Griffith dilanjutkan oleh Oswald Avery, Colin MacLeod dan McCarty, 14 tahun kemudian. Bersama-sama teman-temannya ia memakai kultur basil tipe S yang telah mati lantaran pemanasan. Mereka memecah sel basil dengan detergen dan memakai sentrifus memisahkan komponen sel (ekstrak sel) dengan penyusun sel lainnya. Ekstrak sel basil tersebut kemudian diinkubasi bersama kultur basil R yang hidup, kemudian ditumbuhkan pada media kultur di petridish. Adanya pertumbuhan basil S pada media kultur memperlihatkan bahwa ekstrak mengandung prinsip transformasi, yaitu materi genetik dari basil S mengubah basil R menjadi basil S. Avery dkk mengira bahwa satu diantara komponen makromolekul yang terdapat di dalam ekstrak-- polisakarida, protein, RNA, dan DNA yakni penyebab transformasi.



Untuk memilih penyebab transformasi, komponen penyusun sel dirusak satu per satu dengan memakai enzim yang spesifik untuk substansi tersebut. Contoh : untuk merusak protein memakai enzim protease, untuk merusak RNA memakai enzim ribonuklease. Hasil percobaan Avery dkk menandakan bahwa degradasi komponen– komponen penyusun sel tidak menghalangi berlangsungnya prinsip transformasi, kecuali saat molekul DNA dirusak dengan memakai enzim deoksiribonuklease.



an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia DNA Sebagai Materi Genetik
Percobaan Oswald Avery dkk


an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia DNA Sebagai Materi Genetik
Versi modern percoban transformasi Avery



Bukti lain bahwa DNA merupakan materi genetik sanggup dipelajari dari bakteriofag atau faga, yaitu virus yang menginfeksi bakteri. Komponen virus terdiri dari DNA (atau RNA pada virus tertentu) dan protein yang menyelubunginya. Untuk memperbanyak diri, virus harus menginfeksi sel dan mengambil alih perangkat metabolisme sel tersebut. Bakteriofag artinya pemakan bakteri. Materi genetik dari bakteriofag yang dikenal sebagai T2 itu yakni DNA. Alfred Hershey dan Martha Chase menyebutkan T2 merupakan salah satu dari faga yang menginfeksi basil Escherichia coli (E. coli) yang hidup di usus mamalia. Seperti virus lainnya T2, terdiri dari DNA dan protein. Melalui E.coli, T2 sanggup memperbanyak diri, sehingga disebutkan bahwa E.coli sebagai pabrik penghasil T2 yang dilepas saat sel itu pecah. T2 sanggup memprogram sel inang (E.coli) untuk memproduksi virus, tetapi belum diketahui kepingan mana dari virus tersebut yang berperan acara tersebut, protein atau DNA.



Hershey dan Chase melaksanakan percobaan untuk menandakan kepingan mana dari dua komponen penyusun T2 yang masuk ke dalam sel bakteri. Dalam percobaan ini mereka memakai isotop radio aktif yang berbeda untuk menandai DNA dan protein. Pertama kali, T2 ditumbuhkan dengan E.coli dalam welirang radio aktif (35S). Karena protein mengandung sulfur, atom-atom radio aktif ini hanya masuk ke dalam protein faga tersebut. Dengan cara yang serupa, kultur T2 yang berbeda ditumbuhkan dalam fosfor radio aktif ( 32P).



Karena DNA mengandung fosfor, bukan protein, maka fosfor radio aktif akan menempel pada DNA. Kedua macam kultur mengandung T2 yang sudah berlabel radio aktif tersebut kemudian dibiakkan secara terpisah bersama kultur E. Coli yang non radio aktif. Setelah terjadi infeksi, kultur diblender untuk melepaskan kepingan faga yang terdapat di luar sel bakteri. Hasil blender kemudian diputar dengan sentrifus, sehingga ada kepingan sel yang membentuk pelet di dasar tabung sentrifus. Bagian lainnya yang lebih ringan berada di dalam cairan (supernatan).



Dari hasil pengamatan radioaktivitas di dalam pelet dan supernatan, sanggup dibuktikan bahwa basil yang terinfeksi faga T2 yang berlabel radioaktif pada proteinnya, sebagian radioaktifnya ditemukan di dalam supernatan yang mengandung partikel-partikel virus. Hasil ini menandakan bahwa protein faga tidak memasuki sel inang. Pada basil yang terinfeksi faga T2 yang DNA-nya ditandai dengan fosfor radioaktif, hasil peletnya yang merupakan materi bakteri, sebagian besar mengandung unsur radioaktif tersebut. Ketika basil tersebut dikembalikan ke dalam kultur, nanah terus berjalan, dan melepaskan faga-faga yang mengandung fosfor radioaktif.



Hershey dan Chase menyimpulkan bahwa DNA virus masuk ke dalam sel inang, sementara sebagian besar protein tetap berada di luar. Masuknya molekul DNA ini menjadikan sel-sel memproduksi DNA dan protein virus baru. Peristiwa ini menandakan bahwa asam nukleat merupakan materi herediter, bukan protein.


an para jago mempelajari susunan kimia gen melalui pendekatan biofisik dan biokimia DNA Sebagai Materi Genetik
Percobaan Hershey – Chase




Pada umumnya organisme mempunyai DNA sebagai materi genetiknya, tetapi sebagian virus yang menginfeksi bakteri, binatang maupun flora bukan DNA melainkan RNA yang merupakan pembawa informasi genetik. TMV (Tobacco Mosaic Virus) yakni virus penyebab penyakit pada tumbuhan tembakau yang mempunyai RNA, bukan DNA, sebagai materi genetiknya. Komponen lain yang menyusun TMV yakni protein yang bersama RNA membentuk konfigurasi spiral (helikal).


Pada tahun 1956, A Gierer dan G. Schramm melaksanakan percobaan menginokulasi RNA murni (tanpa protein) dari TMV pada tumbuhan tembakau, penyebab penyakit pada daun yang sangat spesifik disebabkan oleh virus tersebut. Percobaan ini kemudian dilanjutkan oleh H. Fraenkel-Conrat dan B. Singer pada tahun 1957. Mereka memisahkan RNA dan protein dari strain TMV yang berbeda. RNA dan protein tersebut kemudian di rekonstruksi dengan pasangan yang RNA dan protein dari strain yang berlainan. Kedua hasil bibit unggul virus ini kemudian diinfeksikan pada daun tumbuhan tembakau. Isolasi virus dari daun yang terinfeksi memperlihatkan bahwa tanda-tanda penyakit yang disebabkan bibit unggul virus tersebut sangat spesifik dengan RNA dari strain TMVnya, bukan proteinnya. Dari percobaan ini sanggup ditarik kesimpulan bahwa pada TMV, RNA yakni materi genetik.

Berlangganan update artikel terbaru via email:

Iklan

Iklan pulsa anita

Sponsorship