EPIDEMIOLOGI GENETIK (DNA/RNA)

A. Asam Deoksiribonukleat (ADN)
1. Pengertian ADN
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Asam deoksiribonuleat atau disinggkat ADN merupakan persenyawaan kimia yang paling penting bagi mahluk hidup dalam membawa keterangan genetic dari sel kuhusnya atau dari mahluk hidup pada umumnya dari datu generasi ke genarasi berikutnya. ADN sangat menarik perhatian para biologiwan modern dalam abad ini, seperti halnya ahli kimai serta fisika tertarik pada atom.
2. Sejarah ADN
Molekul ADN pertama-tama diisolir oleh F.Micher (1969) dari sel spermatozoa dan dari nucleus sel-sel darah merah burung. Akan tetapi ia tidak dapat mengenal sifat kimianya yang pasti dan menamakan sebagai nuclei. Fischer (1880) mengenal dua macam zat-zat Pirimidin dan Purin dalam asam nukleat. Kosel (1910) menemukan 2 Pirimidin yairy Sitosin dan Timin 2 Purin Adenin dan Guanin di dalam asam nukleat itu.
Levine (1910) seorang ahli biokimia kelahiran Rusiamenegnal 5 gula Deoksiribose dan Asam fosfat. Robert Feulgen (1914) menunjukkan Tes warna AND yang dikenal dengan reaksi Feulgen. Avery,Macleod dan McCarthy (1944) menemukan AND mempunyai hubungan langsung dengan keturunan. Chargaff (1947) studi kimiawi AND terdiri dari bagian basa Purin dan Pirimidin yg sama. Wilkins et all (1950)àbasa purin & pirimidin dlm ADN terletak dgn jarak 3,4 Å. Watson&Crick (1953) menemukan model “doubel helix” dalam rantai asam deoksiribonukleat. Kornberg (1967) membuat molekul ADN dari 6000 nukleotida dalam ADN.

3. Letaknya
ADN Terdapat pada makhluk hidup kecuali beberapa virus .di dalam sel bagian terbesar dari ADN terdapat dalam nucleus terutama di dalam kromosom. Molekul ADN juga ditemukan dalam mitokondria,plastida, dan sentriol.
4. Morfologi
Molekul ADN dari sel-sel dengan nucleus sejati mempunyai bentuk sbagi benang lurus dan tak bercabang, sedangkan pada sel-sel tanpa nucleus sejati, mitokondria dan plastida molekul ADN berbentuk lingkaran. Pada mitokondria, molekul ADN mempunyai ukuran 5 u pada virus lebih panjang, sedangkan molekul ADN tunggal pada sel bakteri berukuran 1,4 mm.
5. Susunan Kimia Dari ADN
ADN merupakan susunan kimia makromulekular yang komplek yang terdiri dari 3 macam molekul yaitu:
1. Gula Pentosa, Yang dikenal sebagai deoksiribosa
2. Asam posfat
3. Basa Nitrogen yang dibedakan atas 2 tipe dasar yaitu:
• Pirimidin terdiri dari Sitosin dan Timin
• Purin terdiri dari Adenin dan Guanin
Pirimidin ( Sitosin dan Timin) dan Purin ( Adenin dan Guanin) membentuk rangkaian kimia dengan deoksiribosa.
6. Perbandingan basa nitrogen dalam ADN
Chargaff menemukan bahwa pengandungan ADN dari nucleus timus anak sapi terdiri dari 4 basa dengan perbandingan 28% adenine, 24% guanine, 20% sitosin, dan 28% timin. Sampel ADN yang di dapatkannya dari berbagai macam organisme hidup memperlihatkan pengandungan basa yang berlainan. Namun hukum ekuivalen chargaff yang dikemukakan dalam tahun 1950 menyatakan bahwa :
a. Jumlah purin adalah sama dengan jumlah piramidin (A+G=T+S)
b. Banyaknya adenine sama dengan banyaknya sitosin (G=S)
Perbedaan antara rasio AT/GS dari mikroorganisme dan makhluk tingkat tinggi itu memberi petunjuk bahwa ada perbedaaan informasi genetic yang dibawa oleh molekul herediter itu. Petunjuk tadi tentu mempunyai arti sangat penting untuk keperluan filogeni,evolusi,dan taksonomi.

7. konstruksi model molekul ADN
Orang yang pertama-tama mengemukakan gagasan tentang struktur 3 dimensional dari ADN adalah W.T.Astbury tahun 1940 berdasarkan hasil studi kristalografi sinar x dari molekul ADN. Ia mengambil kesimpulan bahwa karena ADN itu sangat padat, maka polinukleotida yang menyusunnya berupa timbunan nukleotida pipih, yang masing-masing teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang dan tiap-tiap nukleotida itu mempunyai jarak 3,4 amstrong (A)
Berdasarkan foto yang diambil oleh Franklin, Watson & Crick dlm bln April 1953 mengambil keputusan bahwa:
1. Deretan Polinukleotida ADN mempunyai bentuk sbg spiral teratur
2. Spiral itu mempunyai diameter kira-kira 20Å & lebar spiral tetap
3. Spiral itu membuat satu putaran lengkap setiap 34Å & jarak internukleotida 3,4Å, maka tiap putaran lengkap terdiri dari 10 nukleotida
4. Mengingat bahwa molekul ADN sangat padat, maka spiral ADN tentu duplex, yang mengandung 2 deretan polinukleotida
8. Model struktur ADN
Menurut Watson dan crick molekul ADN itu berbentuk sebagai dua pita spiral yang saling berpilin (double helix). Dibagian luar terdapat deretan gula-fosfat (yang berbentuk tulang punggung dari double helix). Dibagian dalam dari double helix terdapat basa purin dan pirimidin.
Dua polinukleotida yang berhadapan dihubungkan oleh atom hydrogen, yaitu antara pasangan purin dan pirimidin tertentu. Adenine hanya dapat berpasangan dengan timin yang hanya dihubungkan oleh dua atom H sedangkan guanine hanya dapat berpasangan dengan sitosin yang dihubungkan oleh tiga atom H. jadi dua deretan nukleotida dalam satu deret mendikte urutan nukleotida dari deret pasangannya.
9. Denaturasi dan Renaturasi 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 hydrogen itu menjadi labil dan putus. Dua pita spiral dari molekul ADN itu membuka. Proses ini dinamakan Denaturasi ADN. Jika larutan tersebut kemudian di dinginkan kembali atau dinetralisir secara perlahan-lahan, maka terbentuklah pasangan-pasangan itu kembali. Peristiwa ini disebut Renaturasi ADN.

10. Replikasi ADN
Sebagai pembawa genetic ADN memiliki dua fungsi yang amat penting ialah
1. Fungsi Heterokatalis, yaitu karena ADN langsung dapat mensintesa molekul kimiawi lainnya
2. Fungsi Autokatalitis, yaitu karena ADN dapat mensintesa dirinya sendiri
Berdasarkan pengamatan diduga ada 3 kemungkinan cara replikasi molekul ADN, yaitu :
1. Semikonserpatip yaitu : dua pita spiral dari double helix memisahkan diri. tiap pita tunggal dari double helix parental ini berlaku sebagai pencetak (model) untuk membentuk pasangan yang baru,
2. Konserpatip yaitu : double helix parental tetap utuh, tetapi keseluruhannya dapat mencetak double helix baru.
3. Dispersip yaitu : kedua buah pita dari double helix terputus-putus .segmen-segmen ADN parental dan segmen-segmen ADN yang dibentuk baru saling bersambungan dan menghasilkan dua double helix baru.
B. Asam Ribonukleat (ARN)
Disamping ADN, kebanyakan sel-sel berinti tidak sejati (prokariotik) maupun berinti sejati (eukariotik) memiliki asam nukleat lain yang sangat penting pula, yang dinamakan asam ribonukleat (ARN).
1. Pengertian
Asam ribonukleat merupakan senyawa bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotip yang diwujudkan dalam bentuk protein.
2. Struktur RNA
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

3. Fungsi RNA
Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.
Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk ‘triplet’, tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.
Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori ‘dunia RNA, yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Pembagian Asam deoksiribonukleat yaitu sebagai berikut :
• ARN Genetik
ARN Genetik merupakan suatu polimer asam nukleotida yang yang memebawa molekul genetik. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud pita tunggal atau pita dobel tetapi tidak terpilin seperti molekul ADN.
Beberapa virus tumbuhan (misalnya virus mozaik tembakau, virus mozaik kuning turnip, virus tumor lika dsb), virus hewan (misalnya virus influenza, virus kaki dan mulut, virus poliomyelitis, dsb) dan bakteriophag mempunyai ARN sebagai bahan genetik.
Seperti halnya ADN, ARN adalah suatu polimer asam nukleotida dari empat ribonukleotida. Tiap ribonukleotida terdiri dari gula pentosa (D-ribosa), molekul gugusan fosfat dan sebuah basa nitrogen. Ke empat ribonukleotida itu juga terdapat bebas di dalam nukleoplasma tetapi dalam bentuk tripospat dari ribonukleotida seperti adenosin trifosfat (ATP), guanosin tripospatn (GTP), sitidin tripospat (STP) dan uridin tripospat (UTP).

Struktur molekul ARN dapat berbentuk pita tunggal atu pita duoble, tetapi tidak berpilin sebagai spiral seperti molekul ADN. ARN bentuk pita tunggal terdapat sebagai bahan genetik pada virus tumbyuhan (seperti TMV, virus mozaik tembakau), virus hewan (seperti virus influenza, virus kaki dan mulut, virus rous sarcoma, virus poliomyelitis) dan bakteriophage.
Arn genetik dari virus mengadakan replikasi sendiri, artinya ARN ini menghasilkan sendiri replikannya (hasil replikasi). Berhubung dengan itu dinamakan sintesa ARN bergantung-ARN.
• ARN Non-Genetik
Berdasarkan tempat terdapatnya serta fungsi dapat dibedakan atas 3 macam ARN, yaitu:
1. ARN duta (ARNd).
ARNd berbentuk pita tunggal, terdapat di dalam nukleus dan dicetak oleh ADN dalam prose transktripsi.
2. ARN pemindah (ARNp)
Menurut R. Holley, molekul ARNp dibuat juga di dalam nukleus, sebelum menempatkan diri di dalam sitoplasma. Beberapa sifat molekul ARNp yaitu:
• Semua molekul ARNp mengandung urutan terminal yang sama dari basa 5’-SSA-3’ pada akhir 3’ dari deretan polinukleotida.
• Semua ARNp mempunyai bagian menukik yang merupakan bulatan, yang disebut lengan T dimana terdapat 7 basa tak berpasangan termasuk psudouridin.
• Semua molekul ARNp mempunyai lengan DHU (dihidrouridin) yang mengandung 8-12 basa tak berpasangan.
• Ada bagian yanh mengandung 3 basa, yang ada pada ARNp tetentu berbeda susunannya daripada di ARNp lainnya.
• Beberapa ARNp yang berupa pita panjang dapat mempunyai lengan tambahan pendek.
3. ARN Ribosom atau disingkat ARNr (”ribosomal RNA”)
ARNr terutama terdapat di dalam ribosom, meskipun dibuat di dalam nukleus. Molekulnya berupa pita tunggal, tak bercabang dan fleksibel. Ada yang bercabang dan fleksibel. Ada bagian dimana basa-basa komplementer membentuk pasangan-pasangan. Fungsi molekul ARNr sampai sekarang masih sedikit diketahui, tetapi diduga mempunyai peranan penting pada sintesa protein.

C. KODE GENETIK
Sebuah pita molekul ADN terdiri dari tiga persenyawaan kimia, yairu asam pospat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sarabai dan kawan-kawan (1964) membuktikan bahwa urutan basa nitrogen dari suatu segmen molakul ADN itu identik dengan urutan linear dari asam-asam amino di dalam molekul protein. Empat basa ADN itu (A, T, S, dan G) dapat dianggap sebagai alfabhet dalam molekul ADN.
Para biologiwan molekular mengambil kesimpulan bahwa informasi genetik yang terdapat dalam molekul ADN itu harus berupa bahasa istimewa yang berbentuk kata-kata kode dengan menggunakan empat alfabet ADN itu. Setiap pesan genetik yang dinyatakan dalam bentuk kode umumnya dinamakan kriptogram.
Kode genetik yang paling sederhana adalah kode singlet, dimana sebuah nukleotida memberi kode untuk sebuah asam amino. Mengingat adanya 20 macam asam amino, maka baru 4 macam asam amino saja yang dapat diberi kode berarti bahwa 16 macam asam amino belum dapat duberi kode.
Kode dublet (yaitu suatu kode yang terdiri dari dua huruf) juga belum cukup, karena baru dapat memperinci 4 x 4 = 16 macam asam amino saja, sehingga masih ada 4 macam asam amino yang belum dapat diberi kode
Kode triplet (suatu kode yang terdiri dari tiga huruf) akan menghasilkan 4 x 4 x 4 = 64 kodon, sehingga dapat memperinci 64 asam amino. Begitu pula waktu ia menerapkan tambahan sebuah tambahan atau dua buah begitu pula waktu ia menerapkan tambahan sebuah atau dua buah nukleoitida pada kode triplet. Berdasarkan hasil eksperimen ini di ambil kesimpulan, bahwa kode genetik haruslah dalam bentuk kode triplet. Beberapa sifat dari kode triplet ialah:
1. kode genetik ini memiliki banyak sinonim, sehingga hampir semua asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon.
2. tidak ada tumpang tindih, artinya tiada satu basa tunggalpun yang dapat mengambil bagian dalam pe,bentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 kodon itu semua bebrbeda-beda nukleotidanya.
3. kode genetik dapat mempunyai dua arti, yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam ammino.
4. kode genetik tidak mempunyai tanda untuk menarik perhatian, artinya tiada sebuah kodon pun yang dapat di beri tanbahan tanda bacaan.
5. kodon AUG disebut juga kodon permulaan karena kodon ini memulai sintesa rantai polipeptida.
6. beberapa kodon dinamakan kodon non-sens (tak berarti) karena kodon-kodon ini tidak merupakan kode untuk salah satu asam amino pun misalnya UAA, UAG, UGA
7. kode genetik itu ternyata universal, karena kode yang sama berlaku untuk semua macam makhluk hidup.

REFERENSI:

1. Anonim. Wikipedia Indonesia. Asam Deoksiribonukleat. Tahun 2005. Diakses pada tanggal 21 April 2008 online http://groups.or.id/wikipedia/id/a/s/a/asam.deoksiribonukleat.htm.
2. Anonim. Wikipedia Indonesia. Asam Ribonukleat. Tahun 2005. Diakses pada tanggal 21 April 2008 online http://groups.or.id/wikipedia/id/a/s/a/asam.ribonukleat.htm.
3. Sartian eva. 2005. Pewarisan Bahan Genetik di Luar Nukleus. Universitas Sumatra Utara.
4. Suryo. 1984. Genetika Strata 1. Gaja Mada University Press: Yogyakarta.
5. Roberts, Fraser. 1995. Pengantar Genetika Kedokteran. EGC: Jakarta.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: