ADN ADALAH BAHAN GENETIK

1. ADN ADALAH BAHAN GENETIK POKOK BAHASAN: • SYARAT BAHAN GENETIK • BUKTI BAHWA ADN ADALAH BAHAN GENETIK • BAHAN PENYUSUN ADN

2. KOMPETENSI DASAR • Dapat menjelaskan syarat-syarat bahan genetik • Dapat memberikan alasan bahwa ADN memenuhi syarat sebagai bahan genetik • Dapat memberikan contoh setidak-tidaknya tiga pembuktian bahwa bahan genetik adalah ADN bukan protein. • Dapat menyebutkan bahan penyusun ADN

3. PENGANTAR • KROMOSOM TERSUSUN DARI PROTEIN DAN ADN. • PERTANYAAN: Molekul manakah yang merupakan bahan genetik atau bahan yang membawa informasi biologi? • UNTUK MENJAWAB PERTANYAN TERSEBUT harus memahami lebih dahulu syarat-syarat bahan genetik

4. SYARAT BAHAN GENETIK Syarat-syarat sebagai berikut: • Harus mampu hadir dalam berbagai variasi • Harus dapat menyimpan informasi • Harus dapat mengekspresikan informasinya • Harus dapat melakukan replikasi • Harus dapat bermutasi

5. KRONOLOGI PENETAPAN ADN SEBAGAI BAHAN GENETIK SEBELUM 1940 • Sebelum tahun 1930an hanya sedikit informasi tentang ADN • Tentang protein telah banyak diketahui sebagai suatu senyawa kimia yang kompleks, tersusun dari asam amino dalam bentuk rantai polimer. • Susunan asam amino dalam polimer tersebut dapat sangat bervariasi. Sifat-sifat tersebut mendukung anggapan bahwa protein merupakan bahan genetik. • ADN pada waktu itu hanya dianggap sebagai senyawa yang sederhana dengan berat molekul 1227, dan setiap molekul dianggap memiliki struktur yang sama. • Berdasar informasi ini maka ADN tidak memenuhi syarat sebagai bahan pembawa informasi genetik.

6. KRONOLOGI PENETAPAN ADN SEBAGAI BAHAN GENETIK SETELAH 1940 • Baru tahun 1930an mulai diketahui bahwa ADN bukan molekul sederhana melainkan suatu polimer sehingga dapat memiliki banyak bentuk. • Hipotesis protein sebagai bahan genetik masih bertahan sampai tahun 1944. • Pada tahun 1944 Oswald Avery, Collin MacLeod, dan Maclyn McCarty mempublikasikan karya mereka yang membuktikan bahwa ADN adalah bahan yang bertanggungjawab dalam sifat-sifat heriditer, bukan protein. • Publikasi ini dianggap sebagai titik awal biologi molekuler yang mendasari perkembangan bioteknologi. • Juga dianggap sebagai periode baru dalam biologi untuk memahami dasar-dasarkehidupan.

7. Bukti-bukti bahwa ADN adalah Bahan Genetik • Transformasi: Studi awal oleh Frederick Griffith (1927) • Transformasi: Penelitian Avery, Macleod, dan McCarty (1944) • Percobaan Hershey-Chase (1952) • Percobaan Transfeksi: 1957-1960 • Bukti Tidak Langsung • Bukti Langsung

8. Transformasi: Studi awal oleh Frederick Griffith (1927) • Bahan yang digunakan dua strain yang berbeda dari bakteri Diplococcus pneumoniae. • Satu strain strain virulen dapat menyebabkan pneumonia pada vertebrata, strain lainnya adalag strain avirulent. • Perbedaan terletak pada kapsulnya, strain virulen memiliki kapsul polisakarida sedang yang avirulen tidak memiliki kapsul.

9. Karakter ke dua strain • Ada tidaknya kasul menyebabkan perbedaan lainnya. • Bakteri berkapsul akan membentuk koloni yang berkilau dan halus (smooth: S), sedang yang tidak berkapsul akan membentuk koloni yang kasar (rough: R). • Strain virulen juga disebut strainS, sedang yang nonvirulen disebut strain R. • Masing-masing strain memiliki lusinan tipe berdasar reaksi serologinya, atau disebut serotype. Griffith menggunakan tipe IIR (avirulen) dan tipe IIIS (virulent).

10. Hasil Percobaan Griffith menggunakan strain Diplocoiccus pneumoniae tipe IIR dan IIIS Percobaan tersebut membuktikan adanya bahan kimia yang bertanggung jawab terhadap adanya peristiwa transformasi.

11. Transformasi: Penelitian Avery, Macleod, dan McCarty (1944) • Avery, MacLeod, dan McCarty mempublikasikan hasil penelitiannya yang melaporkan bahwa mereka berhasil memurnikan bahan yang dapat ditransformasi, dan bahan itu adalah ADN. • Karya ini kemudian dianggap sebagai tonggak sejarah mulainya periode genetika molekuler.

12. Ringkasan percobaan Avery, Macleod, dan McCarty (1944) dan hasilnya

13. Percobaan Hershey-Chase (1952) DASAR PEMIKIRANNYA • Pada waktu itu telah diketahui bahwa ADN mengandung atom P (fosfat), dan protein mengandung atom S (sulfur, belerang) • Telah ditemukan teknik pelacakan dengan radioaktif. • Hershey dan Chase menggunakan 32P dan 35S. • Karena fag dibentuk dalam sel bakteri tentu mereka akan menggunakan bahan-bahan penyusun protein dan ADN yang ada dalam bakteri tersebut.

14. Percobaan Hershey-Chase (1952) PROSEDUR KERJA • E. coli dibiakkan dalam medium yang mengandung unsur 32P atau 35S. • Kedua isolat bakteri ini kemudian diinfeksi dengan T2, hasilnya adalah dari bateri berlabel 32P melepaskan virus berlabel 32P, dan fag yang menginfeksi bakteri berlabel 35S menghasilkan virus berlabel 35S pula. • Masing-masing virus itu kemudian diinfeksikan ke bakteri yang tidak berlabel, kemudian dipisahkan antara bakteri dengan bagian virus yang tidak masuk dalam sel bakteri.

15. Percobaan Hershey-Chase (1952) HASIL • Dari bakteri yang diinfeksi dengan fag berlabel 32P didapat hasil sel bakteri yang berlabel 32P dan selubung fag yang tidak berlabel. • Dari bakteri yang diinfekasi dengan fag berlabel 35S dihasilkan sel bakteri yang tidak berlabel 35S.

16. TAFSIRAN HASIL PERCOBAAN • Protein virus tetap tinggal di luar sel dan tidak terlibat dalam produksi fag baru. • ADN virus masuk ke dalam sel dan mengatur reproduksi fag baru. • Dengan demikian Hershey dan Chase telah membuktikan bahwa bahan genetik pada fag T2 adalah ADN, bukan protein.

17. Percobaan Transfeksi: 1957-1960 • Laporan tahun 1957: Dinding sel E. coli dapat dihilangkan dengan perlakuan enzim lisozim tanpa merusak bakterinya. • Sel ini disebut sel telanjang karena hanya dilapisi membran sel. • Struktur seperti ini disebut sferoplast (protoplas). • Fag T2 ternyata tidak dapat mengadsorbsi sferoplas. • Tahun 1960 George Gunter dan Robert Sinsheimer memurnikan ADN fag jenis lain yaitu ΦX174 kemudian ditambahkan pada sferoplas E. coli. • Ternyata dapat dihasilkan fag ΦX174 yang utuh. • Hasil penelitian ini menguatkan hipotesis ADN sebagai bahan genetik. Proses infeksi yang hanya melibatkan asam nukleat ini dinamakan transfeksi

18. Bukti Tidak Langsung • Pada tahun 1950an organisme eukariota belum sering digunakan sebagai bahan penelitian dengan menggunakan virus untuk membuktikan bahwa ADN adalah bahan genetik. • Tetapi sudah ada asumsi bahwa bahan genetik bersifat universal oleh karena itu juga harus dijumpai pada eukariota.

19. Bukti Tidak:LangsungDistribusi ADN • Dengan telah diketahuinya kromosom mengandung bahan genetik maka dapat diharapkan adanya korelasi antara ploidi suatu sel dengan kuantitas molekul yang berfungsi sebagai bahan genetik. • Sel gamet bersifat haploid (n), sedang sel somatik bersifat diploid (2n). • Dengan demikian dapatlah dibuat suatu hubungan antara jumlah ADN dan protein dalam gamet dengan jumlah ADN dan protein dalam sel somatik.

20. Kandungan ADN dalam sel gamet dan sel somatic pada beberapa organisme eukariota

21. Bukti Tidak:Mutagenesis • Sinar ultra violet (UV) adalah salah satu agen yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi. • Proses mutasi terjadi karena dua faktor yaitu kisaran spektrum UV yang dapat menyebabkan mutasi dan spektrum yang dapat diabsorpsi oleh bahan genetik.

22. Bukti Tidak:Mutagenesis Kisaran panjang gelombang UV yang dapat menimbulkan mutasi, tidak diabsorpsi oleh protein

23. Bukti Langsung • Satu segmen ADN yang mengandung informasi genetik tertentu dapat di potong kemudian disisipkan ke dalam sel bakteri. • Bila bakteri tersebut kemudian memproduksi protein yang dikontrol oleh ADN sisipan tersebut maka membuktikan bahwa ada ADN baru dalam sel bakteri itu dan ADN tersebut berfungsi sebagai gen yang menentukan produksi protein tersebut. • Hewan atau tumbuhan yang menerima ADN asing itu dinamakan hewan atau tumbuhan transgenik.

24. BAHAN PENYUSUN ADN • ADN tersusun dari tiga komponen yaitu asam fosfat, gula, dan basa N. • Basa N ini ada dua jenis yaitu dari golongan purin dan pirimidin. • Gula penyusun ADN adalah gula pentosa, mengandung lima atom karbon (C). Setiap atom C diberi nomer dengan tanda kutip di belakangnya, misalnya 1’, 2’, 3’, dan seterusnya.

25. GULA PENTOSA • Gula pentosa ini juga disebut 2’-deoksiribosa sebab pada atom C nomer 2 hanya ada gugus hidrogen (H) bukan hidroksida (OH) • Bila pada atom tersebut terdapat gugus OH maka disebut gula ribose • Struktur gula pentosa dapat berupa rantai lurus, dapat pula berbentuk cincin. Gula pentosa pada ADN memiliki struktur cincin.

26. STRUKTUR GULA RIBOSA

27. BASA N • Basa N terikat pada atom C nomer 1’ dari gula pentosa. • Ada dua macam purin dan dua macam pirimidin. • Basa N golongan purin adalah guanine disingkat G dan adenine disingkat A, sedang golongan pirimidin adalah sitosin disingkat C (cytosine) dan timin disingkat T. • Walaupun ada empat macam tetapi satu molekul gula hanya akan mengikat salah satu jenis basa N saja.

28. Struktur dasar cincin kimia pirimidin (a) dan purin (b).

29. KOMPONEN FOSFAT • Komponen fosfat terikat pada atom C nomer 5’ dari gula pentosa. • Pada komponen fosfat ini terdapat tiga gugus fosfat, yaitu gugus α, β, dan γ. • Gugus α adalah fosfat yang berikatan langsung dengan atom C nomer 5’. • Gugus β terikat pada gugus α, dan gugus γ terikat pada gugus β.

30. Ikatan antara komponen fosfat, gula pentosa, dan basa N dalam gambar ini basanya berbeda tetapi struktur dasarnya adalah sama yaitu gugus fosfat, deoksiribosa, dan basa N

31. NUKLEOSIDA DAN NUKLEOTIDA • Bila suatu molekul hanya tersusun dari basa purin atau pirimidin dan gula ribose atau deoskiribosa maka disebut nukleosida. • Bila gugus fosfat ditambahkan pada nukleosida maka namanya berubah menjadi nukleotida.

32. Struktur dasar nukleosida dan nukleostida Pada gambar ini nukleosidanya adalah deoxyadenosine yang setalah mendapat tambahan gugus fosfat menjadi deoaxyadenylic acid.

33. NUKLEOTIDA • Nukleotida ada yang memiliki satu, dua, atau tiga gugus fosfat. • Nukleotida juga disebut dengan istilah berdasar jumlah gugus fosfatnya, yaitu nukleosida monofosfat (NMP), nukleosida difosfat (NDP), dan nukleosida trifosfat (NTP).

34. TATANAMA • Nukleosida dan nukleotida diberi nama menurut nama basa N yang terikat pada gulanya yaitu A, G, C, dan T. • Nukleosida dengan tiga atom fosfat disebut adenosine trifosfat (ATP: adenosinetriphosphates), bila hanya ada dua P maka disebut adenosin difosfat atau ADP. • Perubahan nama dari nukleosida ke nukleotida dapat dilihat pada Tabel 3.4. ATP dan GTP (guanosin trifosfat) sangat penting bagi sel sebab mengandung energi tinggi sehingga merupakan simpanan bioenergi bagi sel. Energi tersebut akan dilepas set

35. Nama nukleosida dan nukleotida pada ADN