1. DNA (D Campbell NA. Biology. 8th ed. San Francisco: Pearson Benjamin Cummings; 2009. 1267 p.)a. Definisi DNAAsam 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).DNA ( deoxyribonucleic acid ) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik yang dikodekan dalam bahasa kimiawi dan diproduksi di dalam semua sel tubuh Anda. Program DNA inilah yang mengendalikan perkembangan sifat anatomi, fisiologi, biokimia, bahkan sebagian sifat perilaku Anda. 2. StrukturPenemu DNA dan RNA adalah seorang ahli kimia berkebangsaan jerman, Frederich Miescher (1869), yang menyelidiki susunan kimia dari nucleus, zat yang mengandung fosfor sangat tinggi dalam nucleus tersebut mula mula disebut nukleat. Dengan penelitian lebih lanjut diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida nukleotida sehingga merupakan polinukleotida. Satu nukleotida terdiri dari nukleosida dan fosfat (PO4 - ) . sedangkan nukleosida terdiri dari sebuah gula pentose dan sebuah basa nitrogen (purin / pirimidin). Jadi nukleosida adalah nukleotida yang tanpa fosfat, sedang nukleotida adalah nukleosida + fosfat + basa nitrogen.1) Asam Deoksiribo Nukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh tiga macam molekul, yaitu: Gula pentose (deoksiribosa)2) Fosfat (PO4-) 3) Basa nitrogenyaitu Purin: guanine (G) dan adenine (A) Pirimidin: Timin (T) dan sitosin (S) Jadi satu molekul nukleotida yang terdiri dari ikatan gula basa dan fosfat yang menyusun DNA dapat berbentuk:a) Adenin nukleosida = adenine deoksiribosa fosfatb) Guanine nukleosida = guanine deoksiribosa fosfatc) Sitosin nukleosida = sitosin deoksiribosa fosfatd) Timin nukleosida = timin deoksiribosa fosfat.3. Susunan DNA Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA berdasarkan data yang didapat dari foto difraksi sinar-X milik Rosalind Franklin, yang meninggal dunia akibat kanker pada usianya ke 38 tahun. DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang tersusun rangkap membentuk DNA double helix dan berpilin kekanan. Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu (1) Gugusfosfat (2) Gula dengan 5 atom C (3) Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin, yaitu adenine dan guanine serta golongan pirimidin, yaitu citosin dan timin.Menurut Watson - Crick, DNA digambarkan seperti tangga tali berpilin atau lebih dikenal dengan helix ganda atau double helix. Perhatikan pita pada diagram di bawah ini menunjukkan tulang belakang gula fosfat dari dua untai DNA. Kedua untai DNA tersebut diikat oleh ikatan hidrogen yang dilambangkan dengan garis titik titik di antara dua basa nitrogen yang berpasangan di bagian dalam helix ganda. 4. Karakteristik kimiaStruktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenine dengan timina dan guanina dengan sitosina) yang membentuk DNA beruntai ganda.DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,a. gugusfosfatb. gula deoksiribosac. basa nitrogen, yang terdiri dari: 1) Adenina (A)2) Guanina (G)3) Sitosina (C)4) Timina (T)Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.Rantai DNA memiliki lebar 22-24 , sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 . Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida.Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekulRNA. 5. Lokasi DNASebagian besar DNA terdapat di dalam kromosom yaitu di inti se yang disebut DNA inti l, sisanya terdapat di dalam mitokondria disebut juga mtDNA atau DNA mitikondria 6. Fungsi DNAFungsi DNA menyampaikan imformasi genetic dari generasi ke generasi berikutnya. Mengendalikan aktifitas sel dengan memerintahkan semua jenis protein dalam sel.6. Ekspresi Gen3. Replikasi DNASintesis DNA berlangsung melalui proses replikasi. Selama replikasi, masing-masing dari kedua untai DNA induk berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis sebuah untai yang bersifat komplementer. Dengan demikian, setiap molekul DNA yang di bentuk melalui proses replikasi mengandung satu untai induk yang utuh dan satu untai yang baru disintesisHeliks DNA yang sedang mengadakan replikasi. Untai induk terpisah di garpu replikasi. Masing- masing untai induk berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis untai baru.Untai IndukUntai BaruGarpu Replikasi

Untai Induk

Untai Baru

(doc:google.com)Pada eukariot, replikasi DNA terjadi selama fase S pada siklus sel. Kemudian sel membelah selama fase M, dan masing-masing sel anak menerima salinan DNA yang persis sama dengan yang dimiliki oleh sel induk.Pada prokariot dan eukariot, tempat terjadinya replikasi pada setiap saat disebut garpu replikasi (replication fork). Seiring berjalannya proses replikasi, kedua untai induk terpisah di depan garpu replikasi. Di belakang garpu, setiap untai DNA yang baru terbentuk membentuk pasangan basa dengan untai cetakan induk yang bersifat komplementer. Dengan demikian, garpu replikasi berbentuk huruf Y.Terdapat suatu kompleks protein yang berperan selama replikasi. Helikase dan topoisomerase membuka/menguraikan untai induk, dan protein pengikat untai tunggal mencegah untai-untai tersebut menyatu kembali (reannealing).Enzim utama yang berperan dalam replikasi DNA adalah DNA polimerase yang menyalin untai cetakan induk dalam arah 3` ke 5`, menghasilkan untai baru dalam arah 5` ke 3`. Deoksiribonukleosida trifosfat berfungsi sebagai prekursor. Satu untai DNA yang baru disentesis tumbuh secara kontinu (tiada hentinya), sementara untai lainnya disintesis secara diskontinu dalam segmen pendek yang dikenal sebagai fragmen Okazaki. Fragmen- fragmen ini kemudian disatukan oleh DNA ligase.DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis untai baru. Oleh karena itu, dibentuk suatu oligonukleotida pendek yang terdiri dari RNA dan berlaku sebagai primer. RNA ini kemudian dikeluarkan dan diganti oleh deoksiribonukleotida.Kesalahan yang terjadi selama replikasi dapat menimbulkan mutasi yang merusak. Namun, banyak dari kesalahan tersebut diperbaiki oleh enzim yang berikatan dengan kompleks pada garpu replikasi. Dengan demikian, angka kesalahan selama replikasi dijaga tetap sangat rendah.Kerusakan pada molekul DNA juga dapat menimbulkan mutasi. Mekanisme perbaikan akan memperbaiki DNA yang rusak, biasanya dengan mengeluarkan dan mengganti bagian yang rusak. Untai utuh yang tidak rusak berfungsi sebagai cetakan untuk DNA polimerase yang terlibat dalam proses perbaikan.Walaupun sel memiliki mekanisme untuk memperbaiki kesalahan replikasi dan untuk memperbaiki kerusakan DNA, masih diharapkan terjadinya beberapa perubahan genetik. Perubahan tersebut menghasilkan protein baru atau variasi protein yang dapat meningkatkan angka ketahanan hidup spesies. Perubahan genetik dihasilkan oleh mutasi yang tidak diperbaiki, dan oleh suatu mekanisme yang dikenal sebagai rekombunasi di mana terjadi pertukaran bagian kromosom.Replikasi DNA5.1 Model ReplikasiAda tiga model replikasi DNAa) Model konservatif Heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan sebuah salinan kedua yang sama sekali baru telah dibuat.b) Model semikonservatifPada model replikasi ini, kedua untai DNA induk berpisah , dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer yang baru.c) Model dispersifPada model replikasi ini, setiap untai dati kedua molekul anak tediri dari campuran antara bagian untai lama dan bagian untaian yang baru disintesis.Dalam replikasi DNA , terdapat proses sintesis leading strand dan lagging strand. DNA polimerase memanjangkan untai hanya dalam arah 5 3. Salah satu untai baru , disebut leading strand, dapat memanjang secara berkelanjutan dalam arah 5 3 ketika arah replikasi berjalan.Tetapi untai DNA baru lainnya, lagging strand, harus tumbuh secara menyeluruh dalam arah 3 5 dengan penambahan segmen-segmen pendek, segmen Okazaki yang secara individu tumbuh dengan arah 5 3. Dalam sintesis leading strand terdapat peran enzim primase (pemprimeran), DNA Polimerase (pemanjangan), DNA polimerase ( penggantian primer RNA oleh DNA). Sedangkan dalam sintesis lagging strand, melibatkan enzim primase(pemprimeran untuk fragmen Okazaki), DNA polimerase (pemanjangan fragmen), DNA polimerase (penggantian primer RNA oleh DNA), dan enzim ligase(penggabungan fragmen). 5.2 Tahap-tahap replikasi DNA a. Helikase membuka heliks ganda induk .b. Kemudian protein pengikat untai tunggal menstabilkan DNA induk yang terbuka.c. Leading strand disintesis secara terus menerus pada arah 5 3 oleh DNA polimerase.d. Lagging strand disintesis tidak kontinu. Primase mensintesis primer RNA pendek, yang diperpanjang oleh DNA polimerase membentuk fragmen Okazaki.e. Setelah primer RNA diganti oleh DNA ( oleh DNA polimerase lain, tidak ditunjukkan), DNA ligase menggabungkan fragmen Okazaki ke untai yang sedang tumbuh. (Campbell,Neil A. 2002.)4. Transkripsi DNASintesis RNA dari cetakan DNA disebut transkripsi. Transkripsi dikatalisis oleh enzim yang dikenal sebagai RNA polimerase. Mekanisme kerja RNA dan DNA polimerase sangat serupa, dengan satu perbedaan penting: RNA polimerase dapat memulai sintesis untai baru.RNA polimerase menyalin cetakan DNA dalam arah 3` ke 5` dan mensintesis untai RNA dalam arah 5` ke 3`. Karena RNA beruntai-tunggal, mekanisme transkripsi tidak serumit mekanisme replikasi.Pada bakteri, sebuah RNA polimerase menghasilkan prekursor mRNA, rRNA, dan tRNA. Karena bakteri tidak memiliki inti, ribosom berikatan dengan mRNA sewaktu sedang ditranskripsikan dan sintesis protein berlangsung bersamaan dengan proses transkripsi.RNA eukariotik mengalami transkripsi di inti oleh tiga RNA polimerase yang berbeda. Transkrip primer mengalami modifikasi dan pemangkasan untuk menghasilkan RNA matang yang kemudian berpindah ke sitoplasma untuk ikut serta dalam proses translasi. Prekursor mRNA memiliki sebuah cap yang ditambahkan di ujung-5` dan sebuah ekor poli(A) di ujung-3`. Pada prekursor mRNA, ekson, daerah yang membentuk mRNA matang, dipisahkan oleh intron, daerah yang tidak memiliki fungsi mengkode dan dikeluarkan oleh reaksi penyambungan. Selama reaksi penyambungan, ekson-ekson saling dihubungkan untuk menghasilkan mRNA matang. Pada eukariot, prekursor tRNA dan rRNA juga mengalami modifikasi dan pemangkasan, walaupun tidak seluas seperti prekursor mRNA.5. Translasi RNAProtein dibentuk melalui proses yang disebut translasi. Proses ini terjadi di ribosom dan dipandu oleh mRNA. Pesan genetik yang terkode dalam DNA mula-mula ditranskripsi menjadi mRNA, dan urutan nukleotida mRNA kemudian menentukan urutan asam amino pada proteinBagian mRNA yang menentukan urutan asam amino protein dibaca dalam kodon, yaitu rangkaian yang terdiri dari tiga nukleotida. Inisiasi suatu rantai polipeptida dimulai dengan kodon AUG yang menentukan asam amino metionin. Kodon pada mRNA dibaca secara berurutan (sekuensial) dalam arah 5` ke 3` dan dimulai dengan 5`-AUG yang menentukan kumpulan kerangka bacaan dan diakhiri dengan kodon terminasi-3` (atau kodon stop) (UAG, UGA, atau UAA). Protein dibentuk dari terminal-N menuju ke terminal-C.tRNA membawa asam amino ke tempat sintesis protein di ribsosn. Pembentukan pasangan basa antara antikodon tRNA dan kodon mRNA memastikan bahwa asam amino yang dibawa oleh tRNA disisipkan ke dalam rantai polipeptida yang sedang tumbuh di tempat yang tepat.Pengikatan metionil-tRNA inisial (awal) ke mRNA dan ribosom disebut inisiasi dan melibatkan protein sitosol yang dikenal sebagai faktor inisiasi (FI) dan GTP.Setelah inisiasi, rantai polipeptida memanjang. Pemanjangan ini terdiri dari tiga langkah: (a) penambahan sebuah aminoasil-tRNA ke tempat pada ribosom di mana molekul tersebut berikatan dan membentuk pasangan basa dengan kodon kedua pada mRNA, (b) pembentukan sebuah ikatan peptida antara asam amino pertama dan kedua, dan (c) translokasi, pergerakan mRNA relatif terhadap ribosom, sehingga sebuah aminoasil-tRNA dapat berikatan dengan kodon ketiga mRNA dan ke ribosom.Ketiga langkah pemanjangan ini diulang sampai terjadi pengikatan kodon terminasi dengan tempat pada ribosom di mana aminoasil-tRNA berikutnya seharusnya melekat. Yang melekat bukan tRNA yang bermuatan, tetapi faktor pelepasan (release factor), sehingga protein yang telah lengkap terlepas dari ribosom.Setelah satu ribosom terikat dan bergerak di sepanjang mRNA serta mentranslasikan polipeptida, ribosom lain dapat berikatan dan memulai translasi. Kompleks sebuah mRNA dengan banyak ribosom disebut polisom.Pelipatan polipeptida menjadi konfigurasi tiga-dimensi terjadi sewaktu polipeptida sedang ditranslasi. Proses ini melibatkan protein yang dikenal sebagai chaperone.Modifikasi residu asam amino dalam suatu protein dapat terjadi selama atau setelah translasi dan mungkin melibatkan pembentukan ikatan disulfida, glikosolasi (penambahan gugus karbohidrat), fosforilasi, pemutusan ikatan peptida, dan jenis perubahan lain.Sebagian protein disintesis di ribosom sitosol dan dilepaskan ke dalam sitosol. Protein lain disalurkan ke dalam organel, misalnya mitokondria. Protein yang dipersiapkan untuk lisosom, untuk penggabungan ke dalam membran sel, atau untuk disekresikan keluar sel disintesis dalam ribosom yang melekat ke retikulum endoplasma kasar (RER). Protein ini dipindahkan dari RER ke kompleks Golgi, tempat protein ini mengalami modifikasi dan diarahkan ke lokasi akhir.

6. Regulasi ekspresi gen (Murray RK. Harpers illustrated biochemistry. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill; 2006)Regulasi gen adalah suatu pengendalian penampakan dari suatu gen untuk memunculkan fenotip dari suatu genotip. Secaras ederhana, regulasi gen hanya memiliki dua tipe:1. Regulasi positif yaitu jika ekspresi informasi genetik meningkat secara kuantitatif akibat adanya elemen regulatorik tertentu.2. Regulasi negative yaitu jika ekspresi informasi genetik berkurang oleh adanya elemen regulatorik spesifik.Secara sederhana, regulasi ekspresi gen hanya memiliki dua tipe, yaitu regulasi positif dan regulasi negative. Regulasi positif biasanya disebuyt aktifator, disebut regulasi positif atau induksi apabila, ekspresi informasi genetik meningkat secara kuantitatif akibat adanya elemen regulatorik tertentu. Kemudian, regulasi negative biasanya disebut represor. Dikatakan regulasi negative atau represor, apabila ekspresi informasi genetik berkurang oleh adanya elemenn regulatorik spesifik.

Regulasi ekspresi gen dibedaka menjadi 2 jenis, bagi prokaryotic, dan bagi eukaryotic,a. ProkaryoticRegulasi ekspresi gen bagi prokaryotic, memiliki 3 tipe respon temporal terhadap suatu sinyal penginduksi, yaitu1) Respon tipe A, ditandai dengan meningkatnya derajat ekspresi gen yang bergantung pada keberlansungan keberadaan sinyal penginduksi.jika sinyal penginduksi dihilangkan maka jumlah ekspresi gen menurun ke tingkat basal, dan sebaliknya2) Respon tipe B, memperlihatkan peningkatan jumlah ekspresi gen yang bersifat transien meskipun sinyal regulatorik masih ada. Setelah sinyal regulatorik berhen, sel dibiarkan pulih, dapat terlihat adanya respon transien sekundar terhadap sinyal regulatorik berikutnya.3) Respon tipe C, memperlihatkan sebagai respon terhadap sinyal regulatorik, peningkatan derajat ekspresi gen yang menetap tanpa batas meskipun sinyalnya telah berhenti. Dalam pola ini, sinyal berfungsi sebagai pemicu, jika sudah dimulai, ekspresi gen didalam sel tidak dapat diberhentikan. Oleh karena itu respon adalah perubahan irreversible dan dapat diwariskan.Pada prokaryotic, gen-gen yang terlibat dalam jalur metabolic sering terdapat dalam susunan linier yang disebut operon, misalnya operan lac. operon dapat diatur oleh satu region regulatorik atau promoter. Sistron adalah unit ekspresi genetik terkecil, yang dapat menyandi struktur subunit suatu molekul protein. Oleh karena itu dapat dikatakan satu subunit, satu sistron. Satu mRNA yang menyandi lebih dari satu protein yang ditranslasikan secara terpisah disebut sebagai mRNA polisistronik.Model mempelajari regulasi gen adalah e coli, e coli mensintesis enzim berdasarkan nutrisi pada lingkungannya. E coli memerlukan asam amino triptofan. Berikut ini adalah operon triptofana. Di dalam sebuah promotor, terdapat operator, operator adalah tempat melekatnya rna polymerase, sehingga sintesis RNA dapat dijalankan.b. Apabila triptofan ada, maka triptofan akan mengisi aktif site dari repressor, sehingga membuat repressor aktif. Repressor akan melekat pada operator di promotor. Aktifnya repressor membuat gen tidak aktif, karena RNA polymerase tidak dapat melekat pada promotor. Sehingga tidak akan terjadi transkripsic. Namun apabila triptofan tidak ada, maka repressor tidak aktif, dan RNA polymerase berikatan dengan operator pada promotor. Kejadian itu menyebabkan gen aktif dan terjadilah transkripsi.Selain membutuhkan asam amino triptofan, e coli juga mencerna gula laktosa pada lingkungannya. E coli mengekspresikan beta galaktosidase untuk mencerna laktosa. Pengaturan ekspresi beta galaktosidase dilakukan oleh protein regulator.Repressor terikat pada gen lac z pada daerah antara promotor dan start kodon gen structural (operator). Jadi pada keadaan normal (tidak ada laktosa), repressor mendekati operator. Sehingga akan menyebabkan tidak terjadinya transkripsi. Sedangkan ketika ada laktosa, repressor akan mengikat latosa. Al itu menyebabkan repressor tidak mengikat operator. Sehingga menyebabkan transkripsi terjadi (Champe P, Harvey R, Ferrier D. Lippincotts Illustrated Review : Biochemistry, 3rd Ed. USA : Lippincots Williams & Wilkins Inc; 2005).b. Eukaryote.Regulasi pada eukaryotic akan diregulasikan menjadi 4 level.1. Mengontrol transkripsi2. Mengontrol proses (splicing)3. Mengontrol translasi (mRNA editing)Mengontrol aktivitas protein

Berbeda dengan prokaryotik, cetakan DNA eukaryotic tidak semuanya dibaca. Pada cetakan yang dapat dibaca dan di interresentasikan disebut exon dan cetakan (coding) yang tidak dibaca disebut intron. Extron dan intron berada pada primary transcription. Kemudian dari primary transkripsi ke tahap mRNA, intron akan dibuang, sehingga akan terbentuk ekson ekson. Ekson ekson itulah yang akan dibaca dan di interprestasikan, kemudian akan menuju proses translasi. Elanjutnya akan diubah menjadi protein dengan bantuan tRNA yang membawa asam amino.Modifikasi kromatin, remodeling kromatin adalah aspek penting dalam ekspresi gen eukaryotic. Struktur kromatin merupakan tingkat control transkripsi gen lainnya. Kromatin dapat mengendur atau terbuka, caranya dengan metilisasi DNA (penambahan gugus metil).Asetilasi dan deasetilasi histon adalah suatu penentu penting aktivitas gen. asetilisasi diketahui terjadi di residu lisin di ekor terminal amino melekul histon. Modifikasi ini mengurangi muatan positif ekor dan menurunkan afinitas histon mengikat DNA yang bermuatan negative. Oleh karena itu asetilasi histon menyebabkan kelainan nukleosom dan mempermudah akses factor transkripsi ke elemen-elemen DNA regulatoriknya. deasetilasi histon akan menimbulkan efek yang sebaliknya6.

13. Kelebihan Tes DNAa. Ketepatan yang lebih tinggi.Sebagai contoh dalam pemeriksaan suatu bercak darah sebelum ditemukannyapemeriksaan DNA dilakukan pemeriksaan golongan darah. Hasil pemeriksaan golongandarah yang tidak cocok akan menyebabkan orang yang dicurigai tersingkir sebagaisumber darah tersebut, namun jika cocok maka merupakan suatu kemungkinan saja. Sedangkan hasil pemeriksaan DNA terhadap bercak darah tersebut akan nyaris sempurnadalam menentukan siapa sumber bercak darah tersebut.b. Kestabilan yang tinggi.Pada kasus-kasus dimana bukti sebagai sampel sudah membusuk, maka hanya tes DNAyang masih dapat dilakukan, karena DNA bersifat tahan pembusukan dibandingkan protein.c. Pilihan sampel yang luas.Penyebaran DNA hampir pada seluruh bagian tubuh membuat sampel untuk tes DNA dapat diambil dari berbagai bagian tubuh kecuali sel darah merah.d. Dapat mengungkap kasus sulit.Sulit hanya tes DNA yang dapat dilakukan untuk pemecahan kasus-kasus sulit yang tidakdapat dipecahkan oleh metode konvensional antara lain seperti: penentuan keayahan,kasus incest, kasus paternitas dengan bayi dalam kandungan, kasus paternitas denganbayi yang sudah meninggal dan kasus paternity tanpa kehadiran sang ayahe. Sensitifitas yang amat tinggi.Tinggi sensitifitas tes DNA dapat mencapai 99,9 %. Tes DNA juga dapat dilakukan pada sampeldengan jumlah kecil dengan metode PCR (Modul Bahan Ajar, Proyek Pengembangan Kewirausahaan Melalui Integratif Bahan Ajar Kriminalistik. Buku II. Jakarta: Universitas Indonesia, 2000)

16. Pemeriksaan DNADNA merupakan kependekan dari kata dalam bahasa Inggeris, Deoxyribo nucleic acid. Dalam bahasa Indonesia sering disebut sebagai Asam ribonukleat, yaitu suatu molekul organik panjang yang terdapat dalam kromosom di inti sel. DNA merupakan materi genetik, artinya merupakan molekul yang menyimpan sifat biologi suatu organisme/sel/individu. Molekul DNA bersama protein-protein yang mengemasnya, membentuk kromosom, yang dapat terlihat di dalam inti sel.Pada masa sekarang ini, lokasi masing-masing gen pada DNA kromosom-kromosom manusia sudah diketahui. Sebagai molekul kimiawi, dapat dimanipulasi sedemikian rupa sehingga kita dapat memilih dan memisahkan gen-gen tertentu untuk direkayasa disesuaikan dengan berbagai keperluan. Kedokteran forensik sering menggunakan pemeriksaan DNA untuk berbagai pembuktian pada kasus-kasus yang memerlukan pembuktian jati diri seseorang. Baik jati diri pemilik bagian tubuh yang tak jelas pemiliknya, maupun jati diri orang tua dan anak biologisnya.DNA merupakan sebagai molekul kimiawi, sehingga DNA dapat dimanipulasi sesuai dengan keinginan dengan menggunakan enzim-enzim khusus pemotong DNA dalam proses pelaksanaan pemeriksaan. Satu DNA panjang dapat dipotong menjadi beberapa penggalan (fragmen) yang lebih pendek. Fragmen DNA dapat dipisahkan dengan teknik Elektroforesis gel. Fragmen pendek berjalan lebih cepat, fragmen panjang berjalan lebih lambat, sehingga fragmen pendek berada di depan pita-pita yang bergerak, terpisah dari fragmen yang lebih panjang.Dari prinsip diatas, proses pemeriksaan DNA dimulai dengan pengambilan sel pada korban yang dimana didalamnya memuat susunan DNAnya. DNA tersebut kemudian dipenggal menjadi beberapa fragmen yang lebih pendek. Kemudian fragmen DNA dipisahkan menggunakan teknik Elektroforesi gel. Hasil elektroforesis (Elektroforetogram) berupa pola penyebaran pita-pita fragmen DNA yang terpisah-pisah pada gel karena perbedaan kecepatan pergerakan DNA pada medan listrik Elektroforesis. Dari teknik ini, dapat dilakukan untuk mendapatkan elektroforetrogram dari seluruh DNA (genom), maupun hanya dari gen-gen tertentu yangdipilih. Pemilihan, pengambilan dan penggandaan gen terpilih, dapat dilakukan dengan teknik baru yang dikenal dengan teknik PCR (Polymerase Chain Reaction). Dengan teknik ini dapat dihasilkan gen tertentu dalam jumlah yang cukup untuk proses pemeriksaan. Setelah itu, bandingkan dengan pita elektrogram pada keluarga. Jika elektrogram tersebut menunjukan posisi yang sama berarti menunjukan hubungan keluarga. Pada identifikasi DNA, menunjukan hasil validitas yang sangat tinggi. Namun pada proses identifikasi ini memerlukan biaya yang cukup besar dan fasilitas yang memadai. Serta memakan waktu yang cukup lama tergantung pada kondisi sampel yang diambil.Teknik pemeriksaan DNA dan penerapannya a. PCR (Murray RK. Harpers illustrated biochemistry. New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill; 2006)Reaksi rantai polymerase PCR adalah metode amplifikasi suatu sekuens tertentu. PCR merupakan cara yang sensitif, seletif dan sangat cepat untuk memperbanyak sekuens DNA yang diinginkan. Spesifisitas didasarkan pada pemakaian dua oligonukleotida primer yang terhibridisasi ke sekuens komplementer di untai DNA yang berlawanan dan mengapit sekuens target. Teknik PCR yaitu, sampel DNA mula-mula dipanaskan untuk memisahkan kedua untai ; primer dibiarkan berdekatan dengan DNA ; dan masing-masing untai untai disalin oleh DNA polymerase yang dimulai ditempat primer. Kedua untai DNA msing-masing berfungsi sebagai cetakan, untuk sintesis DNA baru dari dua primer. Siklus berulang denaturasi panas , penyatuan primer dengan sekuens komplementernya dan pemanjangan primer yang telah menyata tersebut dengan DNA polymerase menyebabkan perbanyakan eksponensial segmen DNA dengan panjang tertentu.Reaksi reaksi PCR awal dengan menggunakan suatu DNA polymerase e.coli yang rusak oleh setiap siklus denaturasi panas. Penggantian dengan DNA polymerase tahap panas dari Thermus aquaticus (suatu organism yang hidup dan berkembang biak dengan suhu 70-80 derajat celcius ) mengatasi masalah ini sehingga memungkinkan terjadinya otomatisasi reaksi, karenba reaksiu polymerase dapat dijalankan pada suhu 70 derajat celcius. Hal ini juga meningkatakna spesifisitas dan hasil DNA.Sekuens DNA sependek 50-100 pb dan sepanjang 10 kb dapat diperbanyak. Dua puluh siklus dapat menghasilkan perbanyakan sebesar 106 dan 30 siklus sebesar 109. PCR memungkinkan DNA didalam sebuah folikel rambut, dan spermatozoa diperbanyak dan dianalisis. Karena itu PCR jelas digunkana dalam kedokteran forensic. PCR juga digunakan sebagaia. Untuk mendeteksi agen infeksi, terutama virus latenb. Menegakkan diagnosis genetika prenatalc. Menetukan tipe jaringan yang tepat untuk transplantasid. Meneliti evolusi dengan menggunakan DNA dari sampel arkeologis, atau menggunakan analisis RNA setelah penyalinan RNA dan kuantitas mRNA dengan teknik yang disebut sebagai metode RT-PCR.e. Dapat digunakan dalam bidang ilmu pengetahuan dasar dan setiap tahun, metode ini dikembangkan.

Gambar 1.9 metode teknik PCR(Doc. Google.com)

b. RLFP (Fatchiyah, Estri LA, Sri W, Sri R. Biologi Molekuler. Erlangga. Jakarta: 2011)RFLP adalah salah satu teknik pertama yang secara luas digunakan untuk mendeteksi variasi pada tingkat sekuens DNA. Deteksi RFLP dilakukan berdasarkan adanya kemungkinan untuk membandingkan profil pita pita yang dihasilkan setelah dilakukan potongan oleh enzim restriksi terhadap DNA target atau individu yang berbeda.c. Elektroforesis (Indriati, E. Identifikasi Rangka manusia, Aplikasi Antropologi Biologis Dalam Konteks Hukum. Dalam : Antropologi Forensik. Cetakan Pertama. Gadjah mada University Press, Yogyakarta: 2004. h.1-46)Elektroforesis adalah teknik yang digunakan untuk memisahkan dan memurnikan suatu makromolekul khususnya protein dan asam nukleat berdasarkan perbedaan ukuran. Elektroforesis merupakan metode yang paling banyak dipakai saat ini dalam percobaan biokimia dan biologi molekuler. Prinsip kerja elektroforesis gel dimulai saat makromolekul yang bermuatan listrik ditempatkan pada medium berisi tenaga listrik. Molekul-molekul tersebut akan bermigrasi menuju kutub positif atau kutub negatif berdasarkan muatan yang terkandung di dalamnya. Molekul-molekul yang bermuatan negatif (anion) akan bergerak menuju kutub positif (anoda), sedangkan molekul-molekul yang bermuatan positif (kation) akan bergerak menuju kutub negatif (katoda).Elektroforesis digunakan untuk menyediakan informasi mengenai ukuran, konfirmasi dan muatan dari protein dan asam nukleat. Elektroforesis dalam skala besar memungkinkan untuk digunakan sebagai metode pemisahan yang dapat digunakan untuk menentukan komponen dari protein atau asam nukleat setiap individu. Aplikasi elektroforesis dapat digunakan dalam uji paternitas dan identifikasi pelaku kejahatan (DNA fingerprinting). Elektroforesis gel memisahkan makromolekul berdasaran laju perpindahannya melewati suatu gel di bawah pengaruh medan listrik. Elektroforesis gel memisahkan suatu campuran molekul DNA menjadi pita-pita yang masing-masing terdiri atas molekul DNA dengan panjang yang sama. Ada tiga jenis gel yang dapat digunakan dalam elektroforesis DNA, yaitu (Bowen, R. Principles of gel electrophoresis; 2000):a. Gel poliakrilamida denaturasi, berfungsi untuk memurnikan penanda oligonukleotida dan menganalisis hasil ekstensi primer.b. Gel alkalin agarosa, berfungsi untuk memisahkan rantai DNA yang berukuran besar.c. Gel agarosa formaldehid denaturasi, berfungsi untuk menyediakan sistem elektroforesis yang digunakan untuk fraksi RNA pada ukuran standar.Dalam proses elektoforesis terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi laju pergerakan dari molekul DNA, yaitu (Bowen, R. Principles of gel electrophoresis; 2000) :1) Ukuran Molekul DNAMolekul yang berukuran lebih kecil akan cepat bergerak melewati gel karena hambatan yang akan dihadapi tidak lebih banyak dibandingkan molekul berukuran besar.2) Konsentrasi gelSemakin tinggi konsentrasi agarosa, semakin kaku gel yang dibuat sehingga sukar untuk dilewati molekul-molekul DNA. Konsentrasi agarosa yang lebih tinggi memudahkan pemisahan DNA yang berukuran kecil, konsentasi agarosa yang lebih rendah memudahkan pemisahan DNA dengan ukuran yang lebih besar.3) Bentuk molekulMolekul yang memiliki bentuk elips atau fibril akan lebih cepat bergerak dibandingkan dengan yang berbentuk bulat.4) Densitas muatanDensitas muatan yaitu muatan per unit volume molekul. Molekul dengan densitas muatan tinggi akan bergerak lebih cepat dibandingkan molekul dengan densitas muatan yang rendah.5) Pori-pori gelSemakin kecil pori-pori gel yang digunakan, semakin lambat pergerakan molekul DNA.6) VoltaseSemakin tinggi tegangan listrik yang diberikan, semakin cepat pergerakan molekul DNA.7) Larutan buffer elektroforesisBuffer dengan kadar ion tinggi akan menaikkan konduktansi listrik sehingga mempercepat migrasi DNA.

Marker adalah segmen DNA yang spesifik dan telah diketahui ukurannya. Marker berfungsi sebagai acuan untuk mengetahui ukuran DNA hasil ampifikasi. Marker DNA yang terdapat di dalam ruang elektroforesis berfungsi sebagai penanda posisi pasangan basa dari molekul DNA yang bermigrasi. Marker-marker DNA tersebut merupakan marker yang telah dibuat oleh pabrik sehingga tanda pasangan basanya jelas. Salah satu contoh marker DNA adalah lambda HindIII. Marker tersebut memiliki delapan fragmen DNA dengan kisaran 125 pb hingga 23.130 pb. Penggunaan DNA marker tersebut dikarenakan molekul DNA yang akan diamati memiliki fragmen DNA dengan ukuran 110--20.000 pb15. Elektroforesis gel memiliki beberapa komponen yang terdiri dari:a. Comb: digunakan untuk membentuk well pada gel agarosa.b. Tray: digunakan untuk sebagai cetakan gel agarosa.c. Chamber: digunakan sebagai wadah gel agarosa.d. Sumber listrik: digunakan untuk memberi arus saat proses elektroforesis.

Dalam elektroforesis juga digunakan bahan-bahan sepert Etidium Bromida yang bersifat karsinogenik dan Brom Fenol Blue. Hal tersebut karena Etidium Bromida dapat meningkatkan daya fluoresensi dari DNA sehingga dapat terlihat jelas, sedangkan Brom Fenol Blue berfungsi sebagai pewarna untuk memantau kecepatan molekul DNA pada gel15.Manfaat elektroforesis gel antara lain untuk mengetahui ukuran fragmen DNA dari produk PCR, memisahkan produk DNA dari hasil digesti yang berbeda ukuran, lalu dapat disequencing, dan juga untuk pemurnian atau purifikasi DNA. Elektroforesis dapat diaplikasikan untuk berbagai macam kegiatan, antara lain membandingkan gen homolog dari spesies yang berbeda, mengetahui susunan sekuens berbagai genom, DNA finger printing, mengetahui ada atau tidaknya gen-gen penyebab kelainan genetik atau penyakit tertentu, mendeteksi lokasi dan jumlah mRNA dalam sel atau jaringan tertentu, mengetahui aktivitas gen selama perkembangan berbagai tipe sel organisme atau aktivitas gen sebelum dan sesudah diberi perlakuan tertentu, mempelajari evolusi di tingkat molekular, mengetahui variasi genetik dalam populasi natural di alam, menentukan atau mengidentifikasi berat molekul fragmen DNA, RNA, protein dan aktivitas enzimatik, menganalisa fragmen DNA yang diamplifikasi melalui PCR, mengidentifikasi persamaan dan perbedaan genetik antar individu, dan menentukan jumlah fragmen DNA yang diklon dalam rekombinan plasmid DNA

d. Short Tandem Repeats (STRs) (Crow, et al. 2000. The Future of Forensic DNA Testing: Predictions of the Research and Development Working Group. U.S. Department of Justice)STR adalah sama dengan VNTR dan keduanya memiliki prinsip umum dalam pemakaian teknik yang sama pula. STR berbeda dari VNTR dalam kepemilikan unit berulang yang lebih kecil, dari 2 sampai 7 basa dan ukuran total STR yang lebih kecil biasanya kurang dari 500 basa. Ukuran yang lebih kecil berarti STR dapat memakai PCR untuk mengamplifikasinya dengan jumlah yang sangat kecil dari DNA yaitu kurang dari 1 ng. Hal itu berarti bahwa STR dapat dipakau dalam analisis DNA yang rusak, yang terpecah berkeping-keping. Kerusakan DNA tersebut tidak dapat dianalisis dengan analisis VNTR southern blot yang memerlukan kualitas DNA yang lebih tinggi (fragmen lebih besar). Penggunaan PCR pada STR membuat sedikit saja sampel DNA misalnya yang ditemukan pada puntung rokok untuk diamplifikasi menghasilkan jumlah yang cukup besar untuk keperluan analisis. PCR juga memakai sedikit sampel dan mempertahankan lebih banyak untuk analisis berulang. STR hanya mengamplifikasi area yang ditentukan (sekuens target). Bagaimanapun jangkauan ukuran fragmen yang lebih kecil membuat identifikasi semua alel pada sebuah lokus karena itu bin tidak diperlukan. Dalam aplikasi forensik amplifikasi dan separasi fragmen STR pada umunya dideteksi dengan satu dari dua metode. Metode pertama dengan menggunakan propensity silver untuk mengikat DNA. Metode kedua adalah dengan primer yang dipakai selama amplifikasi mengandung fluoresensi. Pemisahan fragmen dilakukan dengan elektroforesis. Fragmen STR dipakai untuk mengenali sampel DNA. Lokus STR yang dipilih untuk forensik mempunyai 7 30 alel yang berbeda. Populasi heterozigositas sekitar 80 % berbanding 90% atau lebih dari VNTR. Dengan demikian akan didapat hasil yang tidak ambigu tetapi informasi statistik yang diperoleh terbatas dari satu lokus individu. Lokus STR berjumlah banyak pada genom dan banyak lokus yang telah dikenali. Sistem tertentu telah dikembangkan untuk mengamplifikasi 3 sampai 16 lokus dengan sekali coba. FBI telah mendesain 13 spesifik lokus sebagai satu set dalam pemakaian pencocokan sampel pada kasus kriminal.Keuntungan dari STR:1. Proses dapat memakai sampel rusak karena fragmen DNA yang lebih pendek untuk analisis2. Proses PCR membuat analisis dapat dilakukan dengan jumlah DNA yang sangat kecil.3. Jumlah lokus yang dipakai banyak yang menguntungkan ketika melibatkan sampel keluarga kandung4. Proses cepat selesai dalam waktu sehari atau dua hari5. Peralatan yang tersedia di pasaranKelemahan antara lain:1. Jumlah alel dan nilai heterozigositas yang rendah dari setiap lokus2. Kemungkinan kontaminasi karena proses amplifikasi3. Peralatan yang relatif mahal dengan sistem multiplex menggunakan analisis fluorosensi walau dengan silver stain relatif murah tetapi lokus yang dapat dianalisis lebih sedikit yaitu tidak lebih dari 3 4. Sulit dalam interpretasi dan memerlukan keahlian khusus.e. Variable Number of Tandem Repeats (VNTRs)23VNTRs, sejenis RFLP (restriction fragment length polymorphism), adalah daerah-daerah DNA yang terdiri dari seribu sampai beberapa ribu pasangan basa. Satu jenis VNTR terdiri dari sejumlah besar unit-unit sekuens yang berulang. Ukuran unit sekuens yang berulang ini bervariasi antara 8 80 pasang basa ( biasanya 15 35). Meskipun ukuran unit bersifat tetap pada lokus VNTR tertentu, jumlah pengulangan itu sangat bervariasi. Sehingga ratusan atau lebih panjang sekuens yang berbeda dapat diamati pada setiap individu-individu yang berbeda. Variasi panjang yang begitu tinggi pada VNTR berguna pada bidang analisis forensik. Pada prinsipnya penentuan panjang dari VNTR tertentu adalah simpel. Pertama DNA diekstrak dari sampel yang akan dianalisis. Kemudian DNA yang telah diekstrak diberi enzim yang memotong DNA pada setiap titik dari urutan basa spesifik tertentu. Sebagai contoh enzim Hae III bekerja pada sekuens GGCC (CCGG pada untai berlawanan) dan memotong kedua untai DNA diantara G dan C. Dengan cara ini DNA dipotong menjadi berjuta keping ukuran. Kumpulan fragmen ditempatkan pada gel yang dipaparkan medan listrik. Fragmen-fragmen bermigrasi dengan jarak yang berbeda bergantung ukuran yang disebut proses elektroforesis. Fragmen-fragmen yang terpisah itu kemudian diberi larutan kimia tertentu yang mendenaturasinya dan memisahkan menjadi 2 untai tunggal dengan urutan basa komplementer.Kemudian fragmen dipindahkan dengan menempelkan gel pada membran nylon. Membran itu lalu direndam dengan probe, potongan pendek untai tunggal DNA yang komplementer pada fragmen tertentu diantara berjuta-juta fragmen. Probe mencari dan menempel pada fragmen yang sesuai yang berpasangan secara komplemen degan pasangan basa pada fragmen. Kelebihan probe yang tidak terikat pada fragmen DNA itu dibersihkan. Probe yang terikat mempunyai label yang memberi sinyal tanda keberadaannya. Sinyal ini dideteksi dengan film fotografis dengan menempelkannya pada membran nylon itu. Pada awalnya label adalah atom bersifat radioaktif. Sekarang deteksi luminesensi lebih umum digunakan. Membran itu diselubungi material yang diubah menjadi cahaya dengan sejenis enzim pada probe. Cahaya yang keluar ditangkap film selama beberapa jam. Letak pita-pita yang divisualisasi pada proses ini diginakan untuk mengenali asal sampel DNA itu. Pita-pita dengan ukuran yang sama dikelompokkan dalam bin. Dengan cara ini total jumlah alel dikurangi dari ratusan menjadi 20 30. Frekuensi bin digunakan untuk menghitung probabilitas pasangan disebut fixed bin. Fixed bin lebih mudah dimengerti dan lebih umum digunakan daripada floating bin.Keuntungan dari VNTR:1. Ada banyak bentuk alternatif (bin) yaitu 20 30 pada setiap lokus dan heterozigositas yang besar2. Teknik ini dibuat dengan baik, familiar dan dipakai secara luas.3. Teknik ini diterima secara luas oleh badan legal4. Jumlah alel yang besar membantu analisis sampel campuranKelemahan VNTR:1. Sensitivitas yang terbatas. Pada umumnya diperlukan 50 ng atau lebih sampel DNA untuk hasil yang jelas. 2. Proses yang memakan waktu, beberapa hari selesai ( atau minggu jika probe radioaktif dipakai).3. Jumlah lokus yang tervalidasi terbatas.4. Fragmen DNA panjang yang diperlukan tidak cocok pada sampel DNA yang rusak 5. Kesulitan perhitungan dan interpretasi bin6. Terbatas dalam membedakan individu kembar7. Karena ukuran fragmen yang panjang, kebanyakan VNTR tidak dapat diamplifikasi dengan reliabel dan konsisten oleh PCR (polymerase chain reaction).8. Amplifikasi alel yang lebih kecil menyebabkan alel heterozigot dibaca homozigot.

f. COmbined DNA Index System (CODIS)22CODIS adalah analisis forensik standar di Amerika yang diresmikan pada tahun 1998. Sistem CODIS didasarkan pada 13 lokus STR yang didapatkan dari rangkaian eksperimen DNA di Amerika.

Peralatan CODIS telah dikembangkan secara yang membuat amplifikasi dari 16 atau lebih lokus STR dapat dilakukan pada sati tabung tes. Peralatan multiplex STR ini memiliki primer PCR yang unik untuk setiap lokus. Setiap lokus di desain untuk menghindar dari hibridisasi dengan primer lain pada peralatan dan membuat produk PCR dengan ukuran yang berbeda-beda jadi dapat menyebarkan sinyal dari lokus berbeda itu selama elektroforesis. Primer diikat dengan pewarnaan dye untuk membantu proses pemisahan produk PCR yang berbeda-beda. Kit yang paling luas digunakan sekarang adalah 13 lokus CODIS, amelogenin dan 2 lokus tambahan yang dipakai oleh agen pembela hukum lain di dunia, total 16. Kit ini sangat akurat dalam penentuan identitas pada manusia. Saat profil DNA dalam keadaan yang baik didapatkan, maka kemungkinan terjadi kesalahan dalam pencocokan antara 2 individu pada populasi adalah kurang dari 1 in 1018 (quintillion). CODIS telah digunakan untuk menjatuhkan hukuman atau membebaskan hukuman bagi tersangka serta untuk menentukan paternitas dengan tingkat keakuratan yang sangat tinggi.