Tugas Mandiri 1
ORGANEL SEL DAN FUNGSINYA
MUQTADIRATUR RAFIAH H041231098
BIOKIMIA I
Dosen Pengampu: Prof. Dr. Hasnah Natsir, M. Si.
DEPARTEMEN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2024
A. Deoxyribonucleic Acid (DNA)
Deoxyribonucleic acid (DNA) merupakan polinukleotida untai ganda yang memiliki karakteristik komponen penyusun antara lain gula deoksiribosa, gugus fosfat dan basa nitrogen (adenin, guanin, timin dan sitosin). Untai DNA tersusun dari rangkaian nukleotida yang terhubung melalui ikatan fosfodiester yang terbentuk diantara gula pentosa dan gugus fosfat. Sedangkan, untai ganda DNA terhubung melalui ikatan hidrogen yang terbentuk diantara pasangan basa nitrogen. Pasangan basa nitrogen pada DNA meliputi adenin dan timin (dua ikatan hidrogen) serta guanin dan sitosin (tiga ikatan hidrogen).
Gambar 1. Struktur Untai Ganda DNA B. DNA sebagai Materi Genetik
DNA lebih umum dikenal sebagai materi genetik dibandingkan RNA. Hal ini karena DNA berperan sebagai penyimpan informasi genetik dan berpengaruh terhadap penurunan sifat ke generasi selanjutnya. Informasi genetik merupakan informasi yang terkandung dalam gen, yang ketika diturunkan ke generasi keturunannya, mempengaruhi bentuk dan karakteristik dari keturunannya. Oleh sebab itu, DNA sebagi materi genetik pada sebagian besar organisme harus dapat menjalankan tiga macam fungsi pokok, yaitu:
DNA harus mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat dapat meneruskan informasi tersebut dari induk ke keturunannya, melalui replikasi (penggandaan DNA).
DNA harus mampu mengatur perkembangan fenotip organisme. Artinya, materi genetik harus mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai dari zigot hingga individu dewasa, melalui ekspresi gen.
DNA sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga organisme yang bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah, terjadi melalui peristiwa mutasi.
C. Percobaan yang Membuktikan DNA sebagai Materi Genetik
Peranan DNA sebagai materi genetik dan pembawa informasi genetik, yang kemudian sifat tersebut dapat diturunkan ke generasi berikutnya telah
dibuktikan oleh beberapa peneliti. Adapun penelitian yang telah dilakukan oleh para ahli sebelumnya adalah sebagai berikut:
1. Percobaan Transformasi Griffith (1928)
Frederick Griffith melakukan serangkaian eksperimen penting dengan menggunakan bakteri Streptococcus pneumoniae, yaitu bakteri penyebab penyakit pneumonia pada mamalia. Griffith menggunakan dua strain (galur) bakteri: satu strain patogenik yang bersifat mematikan, dikenal sebagai galur halus (Smooth), dan satu strain yang tidak berbahaya atau tidak mematikan, dikenal sebagai galur kasar (Rough). Bakteri galur halus (S) memiliki kapsul polisakarida yang melindungi mereka dari sistem kekebalan tubuh, sehingga bersifat patogenik dan mematikan. Sebaliknya, bakteri galur kasar (R) tidak memiliki kapsul pelindung dan dengan demikian mudah dihancurkan oleh sel fagositosis, sehingga tidak menyebabkan penyakit (avirulen). Griffith mengisolasi berbagai macam serotip (Strain) bakteri Streptococcus pneumoniae (serotip I, II, III dan seterusnya). Adapun eksperimen yang dilakukan oleh Griffith adalah sebagi berikut:
Menyuntikan bakteri hidup virulen serotip IIIS ke tikus dan hasilnya beberapa hari kemudian tikus tersebut mati serta di dalam darahnya ditemukan bakteri IIIS yang banyak.
Kemudian Griffith melanjutkan dengan menyuntikkan bakteri avirulen serotip IIR ke tikus lainnya, hasilnya tikus tersebut tetap hidup dan tidak mengalami pneumonia.
Griffith melanjutkan dengan memanaskan bakteri virulen serotip IIIS yang menyebabkan bakteri tersebut mati, kemudian menyuntikkan bakteri virulen yang sudah mati tersebut pada tikus, dan hasilnya tikus tersebut tetap hidup dan sehat.
Sampai akhirnya Griffith mencampurkan bakteri avirulen IIR dengan bakteri virulen yang sudah dimatikan (dipanaskan), dan disuntikkan ke tikus sehat, hasilnya adalah tikus tersebut menjadi sakit dan ketika darah tikus diperiksa, sejumlah besar bakteri virulen IIIS ditemukan.
Gambar 3. Percobaan Griffith yang membuktikan adanya transforming principle
Griffith menyimpulkan bahwa “prinsip transformasi” telah menyebabkan bakteri galur kasar (R) bertransformasi menjadi bakteri galur halus (S). Prinsip ini menunjukkan bahwa ada suatu materi yang ditransfer dari bakteri yang mati ke bakteri hidup, yang kemudian mengubah sifat genetik bakteri hidup tersebut menjadi patogenik. Meskipun Griffith tidak mengetahui apa substansi kimia dari prinsip transformasi ini, eksperimennya memberikan bukti awal bahwa ada suatu materi genetik yang dapat dipindahkan dari satu sel ke sel lain, yang kemudian diwariskan kepada generasi berikutnya.
2. Percobaan Avery-MacLeod-McCarty
Pada percobaan sebelumnya Griffith menemukan fenomena yang disebut dengan “prinsip transformasi” yang mana fenomena ini menunjukkan bahwa ada yang dapat mengubah sifat bakteri. Namun, saat itu Griffith tidak dapat menjelaskan apa sebenarnya substansi yang bertanggung jawab atas transformasi tersebut. Penelitian lanjutan dilakukan oleh Oswald Avery, Colin MacLeod, dan Maclyn McCarty, yang berupaya mengidentifikasinya. Mereka melakukan eksperimen dengan mengisolasi materi transformasi dari bakteri virulen IIS dan kemudian dilanjutkan dengan melakukan tiga skenario eksperimen:
Mencampurkan protein (enzim) dengan senyawa “transforming principle” dan bakteri IIR.
Mencampurkan ribonuklease (enzim pemecah RNA) dengan senyawa “transforming principle” dan bakteri IIR.
Mencampurkan DNAse (enzim pemecah DNA) dengan senyawa
“transforming principle” dan bakteri IIR.
Gambar 4. Percobaan Avery, McCloud dan McCarty yang membuktikan bahwa
“Transforming principle” adalah material yang mirip dengan DNA
Berdasarkan eksperimen ini, ditemukan bahwa transformasi terjadi pada skenario pertama dan kedua, tetapi tidak terjadi pada skenario ketiga.
Hal ini menunjukkan bahwa ketika DNA dihancurkan oleh DNAse, kemampuan transformasi hilang. Dengan demikian, Avery, MacLeod, dan McCarty membuktikan bahwa “transforming principle” adalah DNA, bukan protein atau RNA. Pada tahun 1944, mereka mengumumkan penemuan ini dan menyatakan bahwa DNA adalah materi genetik.
3. Percobaan Hershey dan Chase
Pada penelitian ini mereka menggunakan virus bakteriofag T2 yang menginfeksi bakteri Escherichia coli. Pada saat itu, telah diketahui bahwa virus T2 terdiri dari DNA dan protein, tetapi belum jelas apakah DNA atau protein yang berperan dalam proses infeksi dan reproduksi virus. Hershey dan Chase merancang eksperimen menggunakan isotop radioaktif sulfur dan fosfor untuk melacak komponen virus selama proses infeksi. Protein mengandung sulfur, sedangkan DNA mengandung fosfor. Mereka menumbuhkan bakteriofag T2 pada media yang mengandung isotop dan untuk melabeli komponen protein dan DNA secara terpisah.
Gambar 5. Percobaan Hershey-Chase yang membuktikan bahwa DNA yang membawa infomasi genetik pada bacteriophage T2.
Percobaan Hershey dan Chase melibatkan:
Bakteriofag T2 ditumbuhkan dalam media yang mengandung isotop radioaktif (untuk melabeli protein) dan (untuk melabeli DNA). Fag yang dilabeli dengan isotop tersebut digunakan untuk menginfeksi sel Escherichia coli yang tidak berlabel.
Setelah infeksi, kultur-kultur ini dikocok menggunakan blender untuk melepaskan bagian fag yang menempel di luar sel bakteri.
Campuran tersebut disentrifugasi, menghasilkan pelet yang berisi sel bakteri di dasar tabung dan supernatan yang berisi bagian virus di atasnya. Radioaktivitas diukur dalam pelet dan supernatan untuk menentukan apakah protein atau DNA yang masuk ke dalam sel bakteri.
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa ketika faga yang dilabeli dengan (protein) digunakan, radioaktivitas tetap berada di supernatan, menunjukkan bahwa protein fag tidak masuk ke dalam sel bakteri. Sebaliknya, ketika faga yang dilabeli dengan (DNA) digunakan, radioaktivitas ditemukan di dalam pelet, yang berarti DNA fag masuk ke dalam sel bakteri. Kesimpulan dari eksperimen ini adalah bahwa DNA, bukan protein, yang memasuki sel bakteri selama infeksi dan bertanggung jawab atas reproduksi faga di dalam sel bakteri. Dengan kata lain, DNA adalah materi genetik yang diwariskan.
DAFTAR PUSTAKA
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P.
(2015). Molecular Biology of The Cell (sixth). Garland Science, Taylor
& Francis Group, New York.
Amir, T. L. (2018). Biologi Molekuler. Universitas Esa Unggul.
Primandiri, P. R. dan Santoso, A. M. (2020). Genetika Prinsip Dasar Berbasis Penelitian di Perguruan Tinggi. Penerbit Kepel Press.
Effendi, Y. (2020). Genetika Dasar. Penerbit Pustaka Rumah Cinta.
Nur’aini, S., Mukaromah, A. S., dan Muhlisoh, S. (2019). Pengenalan Deoxyribonucleic Acid (DNA) dengan Marker-Based Augmented Reality. Walisongo Journal of Information Technology WJIT : Walisongo Journal of Information Technology. 1(2): 91-100.
