BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
Belakang Masalah
Setiap
makhluk hidup tidak hanya manusia saja tetapi juga hewan dan tumbuhan dan
mikroorganisme juga memiliki gen. Sampai tahun 1940 gen didefinisikan sebagai
unit dasar pewarisan sifat (basic unit inheritance). Gen terdapat dalam
kromosam, menempati tempat-tempat tertentu yang disebut lokus. Fungsi gen
adalah mengontrol dan mengendalikan pewarisan suatu sifat dengan cara melakukan
sintesis protein. Konsep molekular
mendefinisikan gen sebagai molekul ADN (deoxyribo nucleuc acid). Gen
adalah ADN pada ADN dijumpai berbagai kode yang dibutuhkan oleh organisme untuk
hidup. Kode-kode itulah yang merupakan informasi hereditas disampaikan dari
induk pada anaknya. Organisme yang berbeda akan memiliki informasi hereditas
yang berbeda pula. Jadi gen atau ADN adalah suatu bahan yang sangat penting
karena merupakan molekul utama kehidupan yang mengatur pertumbuhan, pembelahan,
deferensiasi sel dan lain-lain.
Pada
perkembangannya ADN tidak hanya dikaji yang memiliki fungsi mengontrol sifat
makhluk hidup, namun saat ini telah dimanfaatkan untuk berbagai keperluan
misalnya saja kasus yang dikaitkan dengan pemeriksaan ADN, misalnya
identifikasi korban pembunuhan, korban kecelakaan atau penentuan keayahan
seorang anak. ADN dapat digunakan untuk menentukan hubungan kekerabatan
tumbuhan dan hewan juga digunakan untuk mendeteksi kelainan atau penyakit yang
disebabkan oleh mutasi gen. ADN saat ini bahkan dapat digunakan dalam berbagai
bidang ilmu antara lain bidang antropologi, mikrobiologi dan evolusi.
B.
Rumusan
Masalah
a.
Apa itu ADN?
b.
Bagaimana susunan kimiawi dari ADN?
c.
Bagaimana struktur ADN menurut Watson
dan Crick?
d.
Apa saja sifat-sifat yang dimiliki ADN?
e.
Bagaimana replikasi dari ADN?
f.
Bagaimana proses transkripsi ADN
membentuk RNA?
g.
Apa yang di maksud dari denaturasi dan
renaturasi ADN?
C.
Tujuan
a.
Untuk mengetahui apa itu ADN.
b.
Untuk mengetahui susunan kimiawi dari
ADN.
c.
Untuk mengetahui struktur ADN menurut
Watson dan Crick.
d.
Untuk mengetahui sifat-sifat ADN.
e.
Untuk mengetahui replikasi dari ADN.
f.
Untuk mengetahui proses transkripsi ADN
membentuk RNA.
g.
Untuk mengetahui denaturasi dan
renaturasi ADN.
BAB II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian
ADN
Asam deoksiribonukleat atau ADN
merupakan persenyawaan kimia yang paling penting pada makhluk hidup, yang
membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari makhluk dalam
keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya. ADN menempati tempat
utama dalam sitologi ( ilmu hal sel ), genetika, biologi molekul, mikrobiologi,
biologi perkembangan, biokimia dan evolusi.
Molekul ADN dari sel-sel dengan nukleus
sejati mempunyai bentuk sebagai benang lurus dan tak bercabang, sedangkan pada
sel-sel tanpa nukleus sejati, mitokondria dan plastida molekul ADN berbentuk
lingkaran. Ukuran molekul ADN berbeda-beda dari satu spesies ke spesies
lainnya. Pada mitokondria, molekul ADN mempunyai ukuran 5 u, pada virus lebih
panjang, sedang molekul ADN tunggal pada sel bakteri berukuran 1,4 mm. Dalam
sel-sel yang berinti sejati molekul ADN ada berbagai ukuran, yaitu 50 – 60 u,
500 u, dan 1,6 – 1,8 mm.
Semua makhluk hidup kecuali beberapa
virus memiliki ADN. Di dalam sel, bagian terbesar dari ADN terdapat di dalam
nucleus, terutama dalam kromosom. Molekul ADN juga ditemukan di dalam
mitokondria, plastida dan sentriol. Pada Paramaecium, Tetrahymena, Amoeba proteus, amphibia,
dan paku-pakuan, molekul ADN terdapat dalam dasar sitoplasma
B.
Susunan
Kimiawi dari ADN
ADN
nerupakan susunan kimia makromolekular yang komplek, yang terdiri dari 3 macam
molekul yaitu :
1.
Gula pentose, yang dikenal sebagai
deoksiribosa
2.
Asam pospat
3.
Basa nitrogen, yang dapat dibedakan atas
2 tipe dasar :
a. Pirimidin,
dibedakan atas sitosin ( S ) dan timin ( T )
b. Purin,
dibedakan atas adenin ( A ) dan guanin ( G )
Pirimidin
(sitosin dan timin) dan purin (adenin dan guanin)
membentuk rangkaian kimiawi dengan deoksiribosa. Atom C 1’ dari gula
deoksiribosa akan berhubungan dengan atom Nitrogen pada posisi 1 dari pirimidin
atau pada posisi 9 dari purin, molekul tersebut dinamakan nukleosida atau
deoksiribonukleosida dan mereka sebagai prekursor elementer untuk sintesis ADN. Akan tetapi sebelum suatu nukleosida dapat menjadi
bagian dari suatu molekul ADN ia harus bergabung dengan gugus pospat membentuk
nukleotida.
Empat macam deoksiribonukleosida dan
deoksiribonukleotida:
Basa
nitrogen
|
Basa + deoksiribosa = deoksiribonukleosida
|
Deoksiribonukleosida + asam pospat =
deoksiribonukleotida
|
Singkatan dari nukleotida
|
1.
Adenin (A)
2.
Guanin (G)
3.
Sitosin (S)
4.
Timin (T)
|
Deoksiadenosin
Deoksiguanosin
Deoksisitidin
Timidin
|
Asam deoksiadeilin
(Deoksiadenosin monopospat)
Asam deoksiguanilin (Deoksiguanosin monopospat)
Asam deoksisitidilin (Deoksisitidin monopospat)
Asam timidilin (Timidin monopospat)
|
dAMP
dGMP
dSMP
TMP
|
Nukleotida yang
memiliki gugus pospat dinamakan nukleosida monopospat. Suatu contoh adalah
adenin deoksiribonukleosida monopospat atau disingkat dAMP.
Nukleotida dapat
pula mempunyai dua atau tiga gugus pospat (seperti ADP
atau ATP). Inilah nukleotida tripospat yang merupakan prekursor langsung untuk
sintesa ADN. Tripospat dari empat deoksiribonukleotida, yaitu deoksiadenosin
tripospat (dATP), deoksiguanosin tripospat (dGTP), deoksisitidin tripospat
(dSPT) dan timidin tripospat (TTP)
merupakan persenyawaan yng kaya energi dan terdapat bebas didalam nukleoplasma
serta sitoplasma.
Jelaslah bahwa
molekul ADN itu merupakan sebuah polimer panjang dari nukleotida, yang
dinamakan polinukleotida. Gugus pospat yang terikat pada 5’-C dari gula
berhubungan dengan 3’-C dari gula milik nukleotida berikutnya. Begitu
seterusnya, sehingga terdapat seri panjang rangkaian 5’ – 3’ sepanjang polimer.
Selanjutnya apabila tulang punggung gula-pospat terbentuk, maka letak basa-basa
pirimidin dan purin ditetapkan dengan pengertian, bahwa jarak sebuah basa
dengan basa tetangganya adalah 3,4Ǻ
Perbandingan basa nitrogen dalam ADN
Sampel ADN yang
didapatkan oleh Chargaff dari berbagai macam organisme hidup memperlihatkan
pengandungan basa yang berlainan namun menurut hukum ekivalen Chargaff
menyatakan:
a.
jumlah
purin sama dengan jumlah pirimidin
b.
banyaknya
adenin sama dengan banyaknya timin, demikian banyaknya guanin
sama dengan banyaknya sitosin.
Hukum diatas
berlaku universal (untuk berbagai macam organisme) seperti virus, bakteri,
tumbuhan dan hewan. Namun, ia menambahkan ADN yang diisolir dari
tumbuh-tumbuhan serta hewan tingkat tinggi umumnya mengandung lebih banyak
adenin dan timin sedang guanin dan sitosin lebih sedikit. Sebaliknya ADN yang
diisolir dari berbagai macam mikroorganisme pada umumnya kaya akan guanin dan
sitosin dan relatif miskin adenin dan timin. Perbedaan dalam ratio AT/GS dari
mikroorganisme dan makluk tingkat tinggi memberi petunjuk bahwa ada perbedaan
informasi genetik yang dibawa oleh molekul herediter itu.
C.
Struktur
ADN menurut Watson dan Crick
Pengagas
pertama tentang struktur 3 dimensional dari ADN adalah W. T. Astbury (1940).
Berdasarkan hasil studi kristalografi sinar X dari molekul ADN, bahwa ADN itu
sangat padat, maka polinulkleotidaa yang menyusunnya berupa timbunan nukleotida
pipih yang masing-masing teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang dan
tiap-tiap nukleeotida mempunyai jarak 3,4 Ǻ.
Struktur
molekul DNA untuk organisme eukariotik berbeda dengan organisme prokariotik,
bentuk heliks ganda hanya dijumpai pada sel-sel eukariotik sedangkan pada
sel-sel prokariotik DNA berbentuk lingkaran dan hanya terdiri dari satu rantai.
Menurut Watson dan Crick, model struktur DNA dikenal dengan “double helix”(dua
benang spiral yang saling melilit molekul ADN berbentuk dua pita spiral yang
saling berpilin ( double helix ). Bagian luar terdapat deretan gula-fosfat (
membentuk tulang punggung double helix ), sedangkan di dalamnya “ double helix
“ terdapat basa purin dan pirimidin.
Dua
polinukleotida dihubungkan oleh atom hydrogen, yaitu antara pasangan purin dan
pirimidin tertentu. Adenin hanya dapat berpasangan dengan timin yang
dihubungkan oleh 2 atom H, sedang guanine hanya dapat berpasangan dengan
sitosin yang dihubungkan oleh 3 atom H.
Kesimpulannya :
1. Deretan
polinukleotida ADN mempunyai bentuk sebagai spiral teratur.
2. Spiral
itu mempunyai diameter kira-kira 20 A, dan lebar spiral itu tetap
3. Spiral
itu membuat satu putaran lengkap setiap 34 Ǻ dank arena jarak inter nukleotida
itu 3,4 Ǻ, maka tiap putaran lengkap terdiri dari 10 nukleotida
4. Mengingat
bahwa molekul ADN itu sangat padat, maka spiral ADN itu tentu duplex ( terdiri
dari 2 buah spiral ), yang mengandung 2 deretan polinukleotida.
D.
Sifat-sifat
ADN
ADN memiliki beberapa
sifat sebagai berikut:
1.
Jumlah keempat basa dalam ADN dan dalam
tiap spesies tidak sama
Jumlah
basa A, T, G dan C yang terdapat di dalam ADN tidak sama, tergantung pada
urutan basa pada benang ADN. Demikian juga jumlah basa yang terdapat pada
setiap spesies tidak sama. Artinya setiap spesies memiliki jumlah basa yang
khas.
2.
Di dalam ADN, jumlah A sama dengan T dan
jumlah G sama dengan C
Telah
dijelaskan bahwa A selalu berpasangan dengan T dan G selalu berpasangan dengan
C. Dengan demikian di dalam ADN jumlah basa A sama dengan T, dan jumlah basa G
sama dengan C.
3.
Urutan basa dan panjang ADN tiap spesies
berbeda
Urutan
basa polinukleotida pada setiap spesies tidak sama. Misalnya, ada spesies yang
berurutan A-T-T-C-G dan spesies yang lain A-A-T-G-C. Begitu pula panjang benang
polinukleotida tidak sama.
Dengan
4 macam basa dan ADN yang panjang, akan terbentuk berbagai kemungkinan urutan
basa. Karena gen tersusun dari urutan basa tertentu, maka jumlah gen pada ADN
juga sangat banyak kemungkinannya. Jadi, hanya dengan 4 macam basa akan
terbentuk banyak gen yang menentukan sifat individu.
4.
ADN merupakan molekul hidup
Sifat
khas dari ADN adalah dapat melakukan penggandaan diri ( replikasi ). Pada
proses replikasi, mula-mula 2 utas polinukleotida berpisah dan tiap-tiap
nukleotida dapat membentuk pasangan komplemennya. Jadi, utas yang lama
masing-masing membentuk pasangan baru yang sesuai. Ini berarti pada peristiwa
replikasi tersebut dihasilkan dua ADN identik, tiap-tiap ADN terdiri dari utas
lama dan utas baru. Peristiwa replikasi itu disebut replikasi semikonservatif.
5.
ADN bersifat stabil
ADN
bersifat stabil, tidak mudah terurai. Sifat ini untuk mempertahankan sifat sel
yang mantap.
E.
Replikasi
ADN
Sebagai
pembawa keterangan genetik, ADN mempunyai 2 fungsi yang sangat penting, yaitu :
1. Fungsi
heterokatalitis, yaitu karena ADN langsung dapat mensintesa molekul kimiawi
lainnya ( seperti mensintesa ARN, protein, dll )
2. Fungsi
autokatalitis, yaitu karena ADN dapat mensintesa dirinya sendiri.
Model double helix dari molekul ADN menurut Watson dan Crick menerangkan
fungsi autokatalistis dari ADN yaitu bahwa ADN dapat mensintesa dirinya
sendiri. Karena berpasangannya basa memperlihatkan sifat yang khas, maka urutan
basa dalam suatu deretan dengan sendirinya menentukan urutan basa pada deretan
komplementernya. Jadi tiap pita double helix sebagai pencetak pada sintesa pita
yang lain. Replikasi molekul ADN dimulai dengan putusnya ikatan hidrogen yang
kemudian diikuti oleh berputarnya dan memisahnya kedua pita polinukleotida.
Pita tunggal yang bebas membentuk pita komlementernya yang baru. Proses ini
dipengaruhi oleh enzim ADN- polimerase.Arthur Kornberg (1969) berpendapat bahwa
enzim ini yang mempengaruhi replikasi ADN. Namun, kemudian terbukti bahwa enzim
hanya merupakan katalisator pembentukan internukleotida dari ADN. Setelah
replikasi terbentuklah dua pasang double helix, sedang sebelumnya hanya ada satu
pasang double helix saja.
Kemungkinan cara replikasi molekul ADN:
1.
Semi
konserpatip
Dua pita spiral
dari double helix memisahkan diri. Tiap pita tunggal dari double helix parental
berlaku sebagai pencetak untuk membentuk pita pasangan yang baru.
2.
Konserpatip
Double helix
parental tetap utuh tetapi keseluruhannya dapat mencetak double helix yang
baru.
3.
Dispersip
Kedua buah pita
dari double helix parental terputus-putus. Segmen-segmen ADN yang dibentuk baru
saling bersambungan dan menghasilkan dua double helix yang baru.
F.
Transkripsi
ADN Membentuk RNA
Selain
mampu melakukan replikasi semikonservatif, ADN juga mampu mengkopi dirinya
menghasilkan RNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Prosesnya disebut
transkripsi ADN ( menyalin diri atau mengkopi diri ). Caranya, dua utas ADN
berpisah. Salah satu polinukleotida berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang
lain sebagai gen atau antisense. Misalnya, pencetak memiliki urutan basa
G-G-C-T-T-A, dan yang berfungsi sebagai gen memiliki urutan basa komplemen
C-C-G-A-A-T. Karena pencetaknya G-G-C-T-T-A, maka RNA hasil cetakannya adalah
C-C-G-A-A-U. Jadi, RNA C-C-G-A-A-U merupakan kopi dari C-C-G-A-A-T ( gen ), dan
merupakan komplemen dari pencetak. Perlu diperhatikan bahwa RNA tidak memiliki
basa T, dan sebagai gantinya adalah Urasil ( U ) yang memiliki struktur kimia hampir sama dengan T.
Dengan melakukan
transkripsi ( pengkopian ), urutan basa pada gen disalin menjadi urutan basa
pada RNA. Proses ini brlangsung di dalam nukleus. ADN tetap berada di dalam
nukleus, sedangkan hasil transkripsinya di keluarkan dari nukleus menuju ke
sitoplasma. Ini dimaksudkan agar gen asli tetap terlindung, sementara hasil
kopiannya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan yang dikandungnya.
Pesan-pesan itu berupa urutan basa nitrogen yang ada di RNA. Jika RNA rusak,
akan segera diganti dengan hasil kopian yang baru.
G.
Denaturasi
dan Renaturasi dari ADN
Dua
buah pita polinukleotida yang berbentuk “ double helix “ dalam molekul ADN itu
dihubungkan oleh atom H yang sangat lunak. Jika suatu larutan yang mengandung
ADN dipanaskan atau dibubuhi alkali yang kuat, maka hubungan hidrogen itu
menjadi labil atau putus. Dua pita spiral dari molekul ADN itu membuka. Proses
ini dinamakan denaturasi ADN. Jika larutan tersebut kemudian didinginkan
kembali atau dinetralisir secara perlahan-lahan, maka terbentuklah
pasangan-pasangan basa itu kembali. Peristiwa ini dinamakan renaturasi.
Renaturasi ADN
mempunyai arti penting dalam Biologi Molekuler karena dapat digunakan untuk
membuat molekul-molekul hibrid antara ADN dari spesies yang berlainan, asal ada
homologi dalam urutan basa. Dengan demikian, kemampuan hibridisasi ADN ini
dapat mencerminkan berapa jauh terdapatnya persamaan genetik antara berbagai
spesies itu. Namun tanpa adanya homologi dalam urutan basa, tidak mungkin
hibridisasi dilangsungkan.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
Asam
deoksiribonukleat atau ADN merupakan persenyawaan kimia yang paling penting
pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau
dari makhluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya.
ADN
berupa dua utas polinukleotida saling berpilin ( polinukleotida ganda berpilin
), rangkaian gula dan basa disebut nukleosida, rangkaian gula, basa, dan asam
fosfat disebut sebagai nukleotida. Basa nitrogen yang menyusun ADN adalah
adenine ( A ), guanine ( G ), sitosin ( C ), dan timin ( T ). A berpasangan dengan T, G berpasangan dengan C.
ADN merupakan molekul hidup, mampu memperbanyak diri dengan melakukan replikasi
dan mengkopi diri membentuk RNA dengan melakukan transkripsi ( penyalinan ).
DAFTAR
PUSTAKA
Suryo,
Ir. 1984. Genetika. Yogyakarta :
Gadjah Mada University Press
Syamsuri,
Istamar., dkk. 2004. Biologi SMA Jilid
3A. Jakarta : Erlangga
Tidak ada komentar:
Posting Komentar