Genetika (Simulasi dan Visualisasi DNA serta Pengenalan Alat)

Simulasi dan Visualisasi DNA serta Pengenalan Alat

Klik gambar untuk memperbesar

Materi dan Metode

Materi

Alat. Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah inkubator, sentrifuge besar, sentrifuge sedang, mini sentrifuge, thermobath, thermocycle, microwave, pencetak agaros, alat elektroforesis, mesin UV transluminator, storage, refrigerator, polaroid kamera DNA, autoclave mikropipet (20µl, 200µl, dan 1000µl), dan rak eppendorf.

Bahan. Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah kertas yang berisi urutan sequence DNA.

Metode

Metode pelaksanaan praktikum simulasi dan visualisasi DNA terbagi menjadi dua, yaitu :

Struktur DNA. Tayangan video tentang replikasi DNA, transkripsi, dan translasi disaksikan oleh praktikan. Kemudian pasangan struktur DNA digambar menggunakan spidol berwarna.

Transkripsi dan translasi. Suatu untaian DNA rantai tunggal (disiapkan pada lembar kerja). Kemudian urutan pasangan DNA yang dihasilkan dari untaian DNA tersebut dibuat oleh praktikan. Selanjutnya cetakan mRNA ditentukan. Kode-kode asam amino yang ada di mRNA (tahap translasi) diterjemahkan. Terakhir, kode-kode asam amino yang terbentuk ditentukan.

Pengenalan Alat. Alat-alat yang digunakan dalam isolasi DNA dan Visualisasi DNA diamati bentuk dan fungsi dari alat tersebut.

Hasil dan Pembahasan

Pengertian dan struktur DNA

Deoxyribonucleid acid (DNA) ialah molekul yang tersusun atas empat jenis molekul yang terikat bersama menjadi rantai panjang dan spiral, keempat molekul tersebut bersama-sama membentuk pesan-pesan kimia . Isolasi DNA dilakukan dengan cara menghancurkan dinding sel ,menghilangkan protein dan RNA yang terdapat dalam sampel dan selanjutnya mengendapkan DNA (Suryo,1994). DNA ditemukan dalam bakteri, dalam inti sel sel eukariotik, dan dalam mitokondria. DNA terbentuk dari dua ramtai nukleotida yang sangat panjang yang mengandung basa adenine (A), guanine (G), timin (T), dan sitosin (C), DNA adalah komponen kromosom yang membawa “pesan genetik”, cetak biru untuk semua sifat-sifat yang dapat diwariskan oleh sel dan turunannya. pesan genetik disandi oleh urutan rangkaian basa purin dan pirimidin di rantai nukleotida (Ganong, 1997).

Alat yang digunakan untuk visualisasi DNA antara lain microwave untuk memanaskan sampel, pencetak agaros untuk mencetak agaros, mesin UV transluminator untuk melihat pita protein pada bagian putih dan melihat pita DNA pada bagian hitam dengan bantuan sinar UV. Polaroid kamera DNA untuk melihat pola pita DNA. elektroforesis untuk melihat perpindahan fragmen DNA melalui media gel.

Transkripsi dan Translasi. Hasil yang diperoleh dari praktikum simulasi dan visualisasi DNA adalah sebagai berikut.

DNA Untai Tunggal DNA

3" GAGTACACAATCGGATACGTCATT 5"

Pasangan DNA

5" CTCATGTGTTAGCCTATGCAGTAA 3" Gen yang akan terbentuk protein

3" TAC ACA ATC GGA TAC GTC ATT 5"

5" ATG TGT TAG CCT ATG CAG TAA 3"

Hasil Transkripsi DNA Membentuk mRNA

5" AUG UGU UAG CCU AUG CAG UAA 3"

Proses Translasi (rRNA-tRNA-Asam amino)

rRNA

5" AUG UGU UAG CCU AUG CAG UAA 3"

tRNA

3" UAC ACA AUC GGA UAC GUC AUU 5"

Susunan 3 Basa Asam Amino

5" AUG UGU UAG AUG CAG UAA 3"

Protein yang Terbentuk

Metionin – sistein – stop metionin – glutamine – stop

Asam deoksiribonukleat atau disingkat ADN merupakan persenyawaan kimia yang paling pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel kususnya atau dari makhluk dalam keseluruhanya dari satu generasi ke generasi berikutnya. ADN terdiri dari bagian yang sama dari basa purin dan pirimidin dan bahwa adenin dan timin terdapat dalam proporsi yang sama, begitu pula sistosin dan guanin. Diffraksi sinar-X dapat menunjukan bahwa basa-basa purin dan pirimidin didalam molekul ADN terletak dengan jarak 3,4 A (1 angstrom = 0,001 mikron = 0,000001 mm). ADN tidak berbentuk sebagai sebuah garis lurus, melainkan berpilin sebagai spiral dan setiap 34 A merupakan satu spiral (Suryo, 1994).

DNA mempunyai bentuk molekul yaitu dua rantai polinuklida. Tulang punggung dari tiap rantai terdiri atas gugus fosfat dan gugus gula secara berseling. Gugus fosfat yang terikat pada atom karbon 5?. Satu gula terikat secara kovalen pada atom karbon 3? dari gula berikutnya. Dua rantai demikian itu saling berpilin seperti tangga sepiral ganda. Inilah yang disebut heliks ganda, dan arah kedua heliks ganda berlawanan. Rantai DNA terbentuk dan, sesui permufakatan “dibaca” kearah 5" ➜ 3" (Kimball, 1990).

Proses sintesis protein

Hasil yang didapat pada percobaan simulasi DNA menunjukan terjadinya sintess protein pada untaian DNA. Sintesis protein adalah proses penbentukan protein. Dua proses penting dalam sintesis protein adalah transkripsi dan translasi. Transkripsi terjadi dalam inti sel. Mula-mula sebagian dari double helix ADN membuka pengaruh enzim ARN polymerase. Setelah double helix membuka maka ARNd dibentuk sepanjang salah satu pita DNA. Basa ARNd ini komplementer dengan basa yang menyusun pita DNA. Pita DNA adalah GSTSGASTAA, sedangkan ARNd nya adalah SGAGSUGAUU. ARNd dikatakan telah disalin dari DNA, dengan perkataan lain ARNd telah membawa pesan/informasi/ keterangan dari gen. proses ini disebut transkripsi. Translasi adalah proses meneruskan pesan DNA lewat ARNd kepada ARNp dalam rangka pembuatan protein tertentu (Suryo, 1994). Proses translasi sel menginterpretasikan suatu kode genetik menjadi protein yang sesuai. Kode genetik tersebut berupa serangkaian kodon disepanjang molekul RNAd, interpreternya adalah RNAt (Endang,2007).

Informasi genetik DNA pada mulanya diubah menjadi molekul RNA dalam proses yang disebut transkripsi. Transkripsi dapat didefinisikan sebagai proses dimana untaian DNA telah dikutip atau dijabarkan menjadi untaian mRNA (messenger RNA) dengan bantuan enzim. mRNA mempunyai urutan nukleotida yang komplementer dengan wadah untaian DNA. mRNA merupakan transkripsi gen yang akan memberikan sandi untuk proses produksi protein yang disusn atas asam-asam amino dalam proses transkripsi RNA dari DNA tersebut, reaksi katalis melibatkan enzim polimerase RNA yang tergantung atas untaian DNA. Rantai RNA merupakan kutipan DNA yang tepat dengan perkecualian bahwa urasil dimasukkan dalam RNA, mengganti timin pada untaian DNA (Hardjosubroto, 1998).

RNA messenger ini menembus membran inti sel dan masuk ke dalam ribosom di dalam sitoplasma. Pada saat inilah proses terjadinya fase translasi pada sintesis protein. Di dalam ribosom terkandung banyak rRNA, yaitu RNA yang mengandung banyak protein ribosom. Setelah mRNA menempel pada ribosom, maka mRNA akan menjadi tempat melekatnya berbagai macam asam amino yang dibawa oleh tRNA (transfer RNA) (Hardjosubroto, 1998).

Translasi adalah proses urutan nukleotid tertentu yang terdapat di dalam mRNA dijabarkan menjadi urutan asam amino tertentu pula dengan bantuan ribosom. Satu kelompok nukleotida yang memperinci suatu asam amino dinamakan kodon. Kemungkinan kode genetik yang paling sederhana ialah kode singlet, di mana sebuah nukleotida member kode untuk sebuah asam amino. Kodon AUG disebut juga kodon permulaan, karena kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida. Beberapa kodon dinamakan kodon nonsens (tak berarti), karena kodon–kodon ini tidak merupakan kode untuk salah satu asam aminopun, misalnya UAA, UAG dan UGA (Suryo, 1994).

Basa asam amino yang terbentuk dalam percobaan simulasi dan isualisasi DNA ini adalah AUG UGU UAG AUG CAG UAA. Protein yang terbentu adalah dua protein dengan urutan protein pertama adalah metionin– sistein –stop, dan urutan protein kedua adalah metionin – glutamine – stop.

Pengenalan Alat

Alat-alat yang digunakan dalam isolasi DNA adalah centrifuge, termobath, mikropipet, dan rak tube. Centrifuge terbagi menjadi tiga yaitu centrifuge besar, centrifuge sedang, dan mini centrifuge tube PCR. Centrifuge berfungsi untuk memisahkan larutan menjadi tiga lapisan yaitu lemak pada begian atas, sampel pada lapisan tengah dan kotoran pada lapisan bawah. Termobath berfungsi sebagai inkubator dan memisahkan sampel. Mikropipet yang dilengkapi dengan tip untuk mengambil larutan yang dibutuhkan. Rak tube untuk menempatkan mikrotube (tabung kecil untuk menempatkan sampel)

Alat PCR digunakan untuk PCR, alat PCR sepeti thermocycle berfungsi untuk denaturasi, anealing, dan ekstensi. Alat visualisasi DNA seperti microwave, pencetak agaros, elektroforesis, mesin UV transimulator, polaroid kamera DNA, dan kacamata. Microwave untuk memanaskan sampel pada 3⁰ C selama 80 menit. Pencetak agaros untuk mencetak agaros, Elektroforisis untuk migrasi dari fragmen DNA melalui media gel. Mesin UV Transiluminator terbagi menjadi 2 bagian yaitu: bagian putih untuk melihat pita protein dengan bantuan lampu neon dan bagian hitam untuk melihat pola pita DNA dengan bantuan sinar UV. Polaroid kamera DNA untuk melihat pola pita DNA. Kacamata untuk melindungi mata dari radiasi sinar UV.

Bahan habis pakai dalam isolasi DNA adalah white tip untuk mengambil sampel atau reagen yang berukuran 1-10 µl. Yellow tip untuk mengambil sampel atau reagen berukuran 20-200 µl. Blue tip untuk mengambil sampel atau reagen berukuran 200-1000 µl. Tube DNA ukuran1,5 ml, 600 µl, 200 µl, 8 stipe tue, PCR tube.

Tempat penyimpanan sampel dan bahan adalah storage dengan suhu -20⁰ C dan refigerator dengan suhu 4⁰ C. Autoclave untuk sterilisasi alat-alat yang digunakan dalam isolasi DNA.

Kesimpulan

Praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa DNA terdiri dari bagian yang sama dari basa purin dan pirimidin dan bahwa adenin dan timin terdapat dalam proporsi yang sama, begitu pula sitosin dan guanin. DNA mempunyai struktur double helix. Transkripsi adalah proses dimana untaian DNA telah dikutip (copy) atau dijabarkan menjadi untaian mRNA dengan bantuan enzim. Fase transkripsi terjadi di dalam nukleus. Translasi adalah proses urutan nukleotid tertentu yang terdapat di dalam mRNA dijabarkan menjadi urutan asam amino tertentu pula dengan bantuan ribosom. Fase translasi terjadi di dalam sitoplasma. Alat-alat yang digunkan dalam isolasi DNA adalah centrifuge, termobath, mikropipet, dan raktube. Alat PCR digunakan untuk PCR. Alat visualisasi DNA seperti microwave, pencetak agaros, elektroforesis, mesin UV transimulator, polaroid kamera DNA, dan kacamata. Bahan habis pakai dalam isolasi DNA adalah white tip, Yellow tip, Blue tip, Tube DNA ukuran1,5 ml, 600 µl, 200 µl, 8 stipe tue, PCR tube. Tempat penyimpanan sampel dan bahan adalah storage, refigerator, dan alat penyimpan Autoclave.

Daftar Pustaka

Ganong, W.1997. Fisiologi Kedokteran.Penerbit Buku Kedokteran. Jakarta

Hardjosubroto, Wartomo. 1998. Pengantar Genetika Hewan. Fakultas Peternakan Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

Kimball, John W. 1990. Biologi. ter. Siti Soetarmi dan Nawangsari. S. PT. Gelora Aksara Pratama. Bandung.

Suryo.1994. Genetika Strata 1. Cetakan ke 4.Gadjah Mada University Press.

Suryo. 1986. Genetika Manusia. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.