BIOLOGI UMUM 2

Penggunaan DNA dalam teknologi

DNA dalam forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, semen, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan. Pemrofilan DNA dikembangkan pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris. Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal). Metode ini adalah salah satu teknik paling terpercaya untuk mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang.

DNA dalam komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.

Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.

 

Sejarah

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

Genom

Genom (Ing. genome), dalam genetika, adalah keseluruhan bahan genetik yang membawa semua informasi pendukung kehidupan pada suatu makhluk hidup, baik yang merupakan gen atau bukan. Pada semua makhluk hidup, Genom mencakup semua informasi genetik yang dibawa DNA, baik di inti sel (nukleus), mitokondria, maupun plastida. Virus tertentu memiliki Genom dalam bentuk RNA. Istilah ini diperkenalkan oleh Hans Winkler, seorang profesor dari Universitas Hamburg, Jerman pada tahun 1920, sebagai singkatan (portmanteau) dari gene dan chromosome. Kajian yang mempelajari bahan genetik secara keseluruhan ini dikenal sebagai genomika (genomics).

Setiap spesies makhluk hidup memiliki paket Genom yang berbeda-beda, yang menjelaskan mengapa perkawinan silang antara dua spesies sering menghasilkan keturunan yang mandul (steril).

Mengenal DNA Lebih Dekat (Anatomi DNA)

DNA (deoxyribose nucleic acid) merupakan komponen penyusun kehidupan. Zat inilah yang membuat lebah adalah seekor lebah dan kanguru adalah kanguru. DNA adalah apa yang membuat tiap-tiap individual (apapun jenis dan spesiesnya) unik.

Ia terdapat pada semua organisme hidup dari mulai bakteri terkecil sampai ikan paus  raksasa. Molekul ini tidak hanya menentukan sifat fisik, seperti warna rambut dan warna mata, tapi juga kemungkinan penyakit yang dimiliki. DNA adalah material pembawa sifat yang dapat ditemukan pada sel. Ia menyediakan instruksi untuk membuat, menjaga, dan mengatur kerja sel dan organisme.

 

Bentuk DNA

Pada tahun 1953, berdasar hasil penelitian dari Rosalind Franklin, James Watson and Francis Crick,  DNA diketahui berbentuk double helix. Terdiri dari dua pita yang berpilin menjadi satu.

Gambar di tengah menunjukkan model double helix, yang merupakan struktur DNA. Ingat bahwa double helix terdiri dari dua rantai, satu berwarna biru, dan satunya kuning. Contoh helix misalnya pada rajutan tali, seperti pada gambar sebelah kanan.

 

Penyusun Utama DNA

Sesuai dengan namanya, DNA, Deoxyribose Nucleic Acid. Penyusun utama DNA adalah gula ribose yang kehilangan satu atom oksigen (deoksiribose).

Perhatikan gambar di atas, pada deoksiribose, satu atom oksigen pada salah satu atom C ribose hilang.

Tiap pita/rantai double helix terbuat dari unit-unit berulang yang disebut nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari tiga gugus fungsi; satu gula ribose, triphosphate, dan satu basa nitrogen.

Satu hal yang perlu diingat adalah posisi triphosphate dan basa nitrogen yang terikat pada ribosa. Gugus triphosphat terikat pada atom C no 5′ dari ribosa (Lihat gambar di atas). Gugus triphosphate ini hanya dimiliki oleh nukleotida bebas. Sedangkan nukleotida yang terikat pada rantai DNA kehilangan dua dari gugus phosphate ini, sehingga hanya satu phosphate yang masih tertinggal.

Ketika nukleotida bergabung menjadi DNA, nukleotida-nukleotida tersebut dihubungkan oleh ikatan phosphodiester. Ikatan kovalen yang terjadi antara gugus phosphate pada satu nukleotida, dengan gugus OH pada nukleotida lainnya. Sehingga setiap rantai DNA akan mempunyai ‘backbone’ phosphate-ribosa-phosphate-ribosa-phosphate. Dan seterusnya..

Gambar 4. Struktur DNA Sederhana

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ‘backbone’ DNA akan mempunyai ujung 5′ (dengan phosphate bebas yang terikat), dan ujung 3′ (dengan gugus OH bebas). Pada gambar tersebut, tiap-tiap nukleotida dibuat berbeda warna agar lebih jelas.

 

Basa Nitrogen Pada DNA

Pada struktur DNA, gula ribosa dan gugus phosphate yang terikat adalah sama. Yang berbeda hanyalah pada basa nitrogen. Jadi sebetulnya perbedaan disebabkan oleh variasi susunan dari basa-basa nitrogen yang terdapat pada rantai DNA. Ada empat macam basa nitrogen. Adenin, Cytosine, Guainne, dan Thymine.

Gambar 5. Basa Nitrogen

Ketika basa-basa nitrogen tersebut terikat dalam nukleotida, maka penamaan-pun berubah. Ingat kembali penjelasan di awal tentang nukelotida. Nukleotida terdiri dari gugus triphosphate dan satu basa nitrogen yang terikat pada satu molekul ribose. Nah.. basa-basa nitrogen ini apabila terikat pada ribose membentuk nukleotida maka penamaannya-pun berubah.

Adenin menjadi 2′deoxyadenosine triphosphate, cytosin menjadi 2′deoxycytidine triphosphate, guainne menjadi 2′deoxyguanosine triphosphate, dan Thymine menjadi 2′deoxythymidine triphosphate. Disingkat menjadi A, C, G, dan T.

Perhatikan bahwa ada dua pasang basa yang mirip. A dan G sama-sama mempunyai dua cincin karbon-nitrogen, disebut golongan purine. Sedangkan C dan T hanya mempunyai satu cincin karbon-nitrogen, masuk golongan pirimidin.

 

Penyebab Bentuk DNA Double Helix

Interaksi ikatan hidrogen antara masing-masing basa nitrogen menyebabkan bentuk dari dua rantai DNA menjadi sedemikian rupa, bentuk ini disebut double helix. Interaksi spesifik ini terjadi antara basa A dengan T, dan C dengan G. Sehingga jika double helix dibayang kan sebagai sebuah tangga spiral, maka ikatan basa-basa ini sebagai anak tangga-nya. Lebar dari ‘anak tangga’ adalah sama, karena pasangan basa selalu terdiri dari satu primidin dan satu purin.

DNA dapat mengalami kerusakan, biasa disebut mutasi. Zat yang menyebabkan kerusakan pada DNA disebut mutagen, yang akan merubah susunan dan keteraturan dari DNA. Mutagen bisa berupa oksidator kuat, alkylating agen, dan juga radiasi elektromagnetik seperti sinar UV, dan sinar X. Tipe kerusakan tergantung dari jenis mutagen. Makhluk hidup yang mengalami mutasi bisa mengalami kematian dan bisa juga bertahan hidup, yang biasa dikenal dengan istilah mutan.

Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.