sejarah penemuan dna

18
SEJARAH PENEMUAN DNA, STRUKTUR DAN FUNGSI DNA STRUKTUR NUKLEOTIDA DAN NUKLEOSIDA DISUSUN OLEH : Nurfani Amalia (06101410032) DOSEN PENGASUH: Drs. Made Sukaryawan, M.si FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

Upload: sofie-vhia

Post on 12-Aug-2015

659 views

Category:

Documents


25 download

TRANSCRIPT

Page 1: Sejarah Penemuan DNA

SEJARAH PENEMUAN DNA, STRUKTUR DAN FUNGSI DNA

STRUKTUR NUKLEOTIDA DAN NUKLEOSIDA

DISUSUN OLEH :

Nurfani Amalia (06101410032)

DOSEN PENGASUH:

Drs. Made Sukaryawan, M.si

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

UNIVERSITAS SERIWIJAYA

Page 2: Sejarah Penemuan DNA

2013

Sejarah penemuan DNA

Sejarah penyelidikan genetik dimulai dengan Gregor Mendel "Bapak genetika". Dia

telah melakukan percobaan dengan tanaman tahun 1857 yang mengarah ke peningkatan minat

dalam penelitian genetika.

Mendel

Mendel yang menjadi seorang biarawan dari Gereja Katolik Roma pada tahun 1843, belajar di

Universitas Wina dari mana ia belajar matematika, dan kemudian kemudian melaksanakan

banyak eksperimen ilmiah.

Eksperimen terlibat menanam tanaman kacang selama 8 tahun.  Dia terpaksa menyerah

eksperimen ketika ia menjadi pemimpin di biara. Ia meninggal pada tahun 1884, tapi

percobaan masih membentuk dasar genetika dan memberikan ide yang adil dari warisan.

Friedrich Miescher dan Richard Altmann

Friedrich Miescher (1844-1895) menemukan suatu zat yang ia disebut "nuclein" pada tahun

1869. Kemudian dia terisolasi murni contoh bahan yang kini dikenal sebagai DNA dari

sperma salmon, dan pada tahun 1889 murid-Nya, Richard Altmann, menamakannya "asam

nukleat". Zat ini ditemukan hanya ada dalam kromosom.

Page 3: Sejarah Penemuan DNA

Frederick Griffith

Frederick Griffith, seorang ilmuwan, bekerja pada sebuah proyek pada tahun 1928 yang

membentuk dasar bahwa DNA adalah molekul warisan.  Griffith ' s percobaan terlibat tikus

dan dua jenis radang paru-paru-satu adalah virulen dan lain bebas-virulen. Ia disuntikkan

virulen radang paru-paru ke mouse dan mouse meninggal. Selanjutnya ia disuntikkan bebas-

virulen radang paru-paru ke tikus dan tikus yang selamat.

Setelah ini, dia memanas penyakit virulen untuk membunuh itu dan kemudian disuntikkan ke

mouse. Waktu ini binatang bertahan sebagai diprediksi. Terakhir ia disuntikkan bebas-virulen

radang paru-paru dan virulen radang paru-paru yang telah dipanaskan dan dibunuh, ke

mouse. Kali ini mouse meninggal.

Griffith berspekulasi bahwa membunuh bakteri virulen berlalu pada karakteristik yang bebas-

virulen untuk membuatnya virulen. Ia percaya karakteristik ini dalam molekul warisan.  Ini

lewat pada molekul warisan adalah apa yang disebut transformasi.

Oswald Avery

Oswald Avery dilanjutkan dengan percobaan Griffith di sekitar satu dekade kemudian untuk

melihat apa molekul warisan.  Dalam percobaan ini, ia menghancurkan lipid, asam

ribonukleat, karbohidrat, dan protein virulen radang paru-paru.  Transformasi masih terjadi

setelah ini.  Selanjutnya ia menghancurkan Asam deoksiribonukleat.  Transformasi tidak

terjadi. Dia telah menemukan dasar warisan.

Phoebus Levene

Pada tahun 1929 Phoebus Levene di Rockefeller Institute diidentifikasi komponen yang

membentuk molekul DNA. Komponen-komponen adalah:

1. Empat basa

a. Adenina (A)

b. Sitosina (C)

Page 4: Sejarah Penemuan DNA

c. Guanina (G)

d. Timina (T)

2. Gula

3. Fosfat

Dia menunjukkan bahwa komponen DNA terkait dalam urutan fosfat-gula-basis. Dia

mengatakan bahwa masing-masing unit adalah sebuah nukleotida dan menyatakan molekul

DNA terdiri dari serangkaian unit nukleotida yang dihubungkan bersama-sama melalui gugus

fosfat. Ia menyarankan bahwa ini membentuk ' tulang punggung ' molekul.

Namun, Levene berpikir rantai pendek dan dasar diulang dalam urutan tetap sama. Itu

Torbjorn Caspersson dan Einar Hammersten yang menunjukkan bahwa DNA adalah polimer.

Erwin Chargaff dan Chargaff's aturan

Untuk memahami lebih baik molekul DNA, ilmuwan berusaha untuk membuat model untuk

memahami cara kerjanya dan apa yang dilakukannya.  Pada 1940 ilmuwan lainnya yang

bernama Erwin Chargaff menemukan pola dalam jumlah dari empat basa: adenina, guanina,

sitosina, dan timina.

Ia mengambil sampel DNA dari sel yang berbeda dan menemukan bahwa jumlah adenina

adalah hampir sama dengan jumlah timina, dan bahwa jumlah guanina adalah hampir sama

dengan jumlah sitosina.  Dengan demikian Anda bisa mengatakan: A = T, dan G = C. 

Penemuan ini kemudian menjadi Chargaff's aturan.

Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins

Kemudian dua peneliti Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins mencoba membuat kristal

molekul DNA. Mereka ingin mengambil gambar X ray DNA untuk memahami bagaimana

DNA bekerja.  Ini dua ilmuwan yang sukses dan memperoleh pola x-ray.

Page 5: Sejarah Penemuan DNA

Pola yang muncul untuk mengandung janjang, seperti orang-orang di tangga antara ke helai

yang berdampingan. Mereka menemukan bahwa DNA memiliki bentuk helix.Watson dan

Crick

Pada tahun 1953, dua ilmuwan, James d. Watson dan Francis Crick, mencoba untuk

menempatkan bersama-sama sebuah model DNA.  Mereka mengambil melihat Franklin dan

Wilkin ' s gambar X-ray dan membuat model mereka.

Mereka menciptakan model yang tidak berubah banyak sejak itu.  Model mereka

menunjukkan heliks ganda dengan sedikit janjang menghubungkan strands dua. Janjang ini

adalah Basa nukleotida.

Mereka juga menemukan bahwa jika mereka dipasangkan timina dengan adenina dan guanina

dengan DNA sitosina akan terlihat seragam.  Pasangan ini adalah juga sesuai dengan Chargaff

' s aturan.

Mereka juga menemukan bahwa ikatan hidrogen yang dapat terbentuk antara dua pasangan

basa. Selain itu, setiap sisi adalah pelengkap yang lengkap yang lain.

Alec Jeffreys

Pemrofilan DNA dikembangkan beberapa tahun kemudian pada tahun 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. Jadi

mulai perjalanan penelitian DNA.

Sejarah Penemuan DNA (Deoxyribonucleic Acid)Molekul Deoxyribonucleic Acid

atau DNA pertama ditemukan oleh seorang ahli ilmu kimia berkebangsaan Jerman bernama

Friedrich Miescher pada tahun 1869. Miescher menyelidiki susunan kimia dari nukleus sel. Ia

mengetahui bahwa nukleus sel tidak terdiri dari karbohidrat, protein maupun lemak,

melainkan terdiri dari zat yang mempunyai pengandungan fosfor sangat tinggi. Oleh karena

Page 6: Sejarah Penemuan DNA

zat itu terdapat di dalam nukleus sel, maka zat itu disebutnya nuklein. Nama ini kemudian

diubah menjadi asam nukleat, karena asam ikut menyusunnya.

Penelitian berikutnya dilakukan oleh Fisher pada tahun 1880. Dari hasil risetnya

ditemukan adanya zat-zat pirimidin dan purin di dalam asam nukleat. Temuan ini

dikembangkan lagi oleh Albreent Kossel yang menghasilkan temuan dua pirimidin yaitu

sitosin dan timin dan dua purin yaitu adenin dan guanin di dalam asam nukleat, sehingga atas

penemuannya ia mendapatkan hadiah nobel pada tahun 1910.

Pada tahun 1920-an, dengan pewarna ungu DNA yang khas, yang dikembangkan oleh

ahli kimia Jerman, Robert Feulgen, DNA ditemukan terletak secara ekslusif pada kromosom.

Karena itu, DNA merupakan lokasi yang diharapkan bagi suatu bahan genetik. Pada tahun

yang sama Phoebus Levine dari Institut Rockefeller (seorang ahli biokimia kelahiran Rusia)

mengungkapkan bahwa gula DNA adalah deoksiribosa (karena itu namanya asam

deoksiribonukleat).

Avery Machlead dan Mc Arthy (1944) memberi penegasan terhadap penemuan

terdahulu bahwa DNA mempunyai hubungan langsung dengan keturunan. Selanjutnya

penelitian Chargaff di tahun 1955, melalui hidrolisis DNA membuktikan bahwa pada berbagai

macam makhluk ternyata banyaknya adenin selalu kira-kira sama dengan banyaknya timin

(A=T), demikian pula dengan sitosin dan guanin (S=G). Dengan perkataan lain, aturan

Ghargaff menyatakan bahwa perbandingan A/T dan S/G selalu mendekati satu.

Penelitian selanjutnya dilakukan oleh ahli biologi molekuler, James Dewey Watson

dan Francis H.C. Crick pada tahun 1953. Hasil penelitian tersebut memperlihatkan bahwa

DNA tidak berdiri sendiri sebagai suatu rantai tunggal melainkan sebagai dua rantai yang

saling berpilin, dengan basa pada rantai yang satu melekat pada basa rantai yang lain. Dengan

lain perkataan, DNA adalah suatu heliks ganda. Teori model ini dikukuhkan dan

disempurnakan oleh M.A.F. Wilkins pada tahun 1961. Oleh karena penemuan ini mereka

bertiga mendapat hadiah nobel pada tahun 1962 dalam kedokteran dan fisiologi.

Struktur DNA

Page 7: Sejarah Penemuan DNA

DNA terdiri atas dua utas  benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk

heliks ganda (double helix). Model struktur DNA itu pertama kali dikemukakan oleh James

Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 di Inggris. Struktur tersebut mereka buat

berdasarkan hasil analisis foto difraksi sinar X pada DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin.

Karena yang difoto itu tingkat molekul, maka yang tampak hanyalah bayangan gelap dan

terang saja.

Foto difraksi sinar X pada DNA (yang di sebelah kanan merupakan hasil foto difraksi

Rosalind Franklin) Bayangan foto itu dianalisis sehingga mereka berkesimpulan bahwa

molekul DNA merupakan dua benang polinukleotida yang berpilin.

Gambar kiri:  Crick (kanan) dan Watson (kiri) dengan model molekul DNA nya.

Berikut merupakan visualisasi dari struktur molekul DNA :

Gambar  Struktur tiga dimensi molekul DNA

Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian nukleotida. Setiap

nukleotida tersusun atas :

Page 8: Sejarah Penemuan DNA

1. Gugusan gula deoksiribosa

2. Gugusan  fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula

3. Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula

Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk “tulang punggung” yang sangat panjang

bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu tangganya adalah

gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen. Fosfat menghubungkan

gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk

polinukleotida.

Gambar Struktur DNA 

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G),

serta basa pirimidin yaitu sitosin  (C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa

nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

1. Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)

2. Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)

3. Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)

4. Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksitimidin)

Ikatan basa-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut nukleotida.

Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida, timidin

deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, dan timidin deoksiribonukleotida.

Page 9: Sejarah Penemuan DNA

Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA terbentuk

dari dua utas polinukleotida yang saling berpilin dan arahnya berlawanan.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-

basa nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan

dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T).

Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (C≡G).

Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.Pada tahun 1947,

sebelum ditemukannya struktur molekul DNA, seorang ahli biokimia bernama Erwin Chargaff

menganalisis komposisi basa DNA sejumlah organisme yang berbeda. Hasil analisisnya

adalah tiap spesies organisme memiliki komposisi DNA yang berbeda-beda. Banyaknya

keempat basa nitrogen pada tiap spesies tidak sama, tetapi memiliki perbandingan yang khas.

Artinya, tiap spesies memiliki jumlah basa yang khas.

Dalam DNA setiap spesies yang ditelitinya, Chargaff mengemukakan bahwa jumlah

adenin sama dengan jumlah timin dan jumlah sitosin sama dengan jumlah guanin. Selain itu,

urutan basa dan panjang DNA pada tiap spesies berbeda. Dengan 4 macam  basa dan DNA

yang panjang, akan terbentuk berbagai kemungkinan urutan basa. Karena gen tersusun dari

urutan basa tertentu, maka jumlah gen pada DNA juga sangat banyak kemungkinannya. Jadi,

hanya dengan 4 macam basa akan terbentuk banyak gen yang menentukan sifat individu.

Apabila dilihat dengan mikroskop elektron , maka struktur DNA akan nampak seperti berikut :

Gambar Foto DNA yang diambil dengan menggunakan mikroskop elektron. DNA terdiri dari

dua utas polinukleotida  yang saling berpilin dengan arah berlawanan.

DNA heliks ganda yang panjang juga mempunyai suatu polaritas. Polaritas tersebut

dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakan gugus fosfat dengan rantai karbon 5’ –

Page 10: Sejarah Penemuan DNA

deoksiribosa pada ujung terminal nukleotidanya. Oleh karena ujung rantai DNA lain

merupakan gugus demikian pula, rantai polinukleotida merupakan suatu polaritas atau

bidireksionalitas polinukleotida 3’———-5’ dan 5’———3’. Polaritas heliks ganda

berlawanan orientasi satu sama lain. Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk

heliks ganda berjajar secara antiparalel. Jika digambarkan sebagai berikut :

5’ – ATTGTCGAGG – 3’

3’ – TAACAGSTCC – 5

Fungsi DNA

Fungsi atau peranan DNA ini sebenarnya tidak sekadar sebagai pembawa

materi genetik, melainkan juga menjalankan fungsi yang sangat kompleks

pula,antara lain:

a. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.

b. Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.

c. Melakukan sintesis protein.

d. Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri(replikasi).

e. Sebagai heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis

senyawa lain.

Struktur nukleotida dan nukleosida

Page 11: Sejarah Penemuan DNA

Nukleosida merupakan sebutan untuk bagian dari nukleotida tanpa gugus fosfat.

Dengan demikian, nukleosida tersusun dari gula ribosa atau deoksiribosa dan basa nitrogen.

Nukleosida merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP.

Proses pembentukan ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di

mitokondria sebagai bagian dari reaksi katabolisme/respirasi.

Nukleotida adalah molekul yang tersusun dari gugus basa heterosiklik, gula, dan satu

atau lebih gugus fosfat. Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa purina atau

pirimidina sementara gulanya adalah pentosa (ribosa), baik berupa deoksiribosa maupun

ribosa.

Nukleotida adalah monomer penyusun RNA, DNA, dan beberapa kofaktor, seperti

CoA, FAD, FMN, NAD, dan NADP. Dalam sel, kofaktor ini memainkan peran penting dalam

fiksasi energi (misalnya fotosintesis), metabolisme, dan transduksi sinyal selular.

Page 12: Sejarah Penemuan DNA

Penamaan

Kode nukleotid

Kode Ekuivalen Komplementer

A A T atau U

C C G

G G C

T or U T A

M A atau C K

R A atau G Y

W A atau T W

S C atau G S

Y C atau T R

K G atau T M

V A atau C or G B

H A atau C or T D

D A atau G or T H

B C atau G or T V

X atau N A atau C atau G atau T X

Nama-nama nukleotida disingkat menjadi kode empat-huruf standar. Huruf pertama

berupa huruf kecil dan menandakan bawa nukleotida yang dipertanyakan adalah sebuah

Page 13: Sejarah Penemuan DNA

ribonukleotida (r) atau deoxyribonucleotid (d). Huruf ke-2 menandakan nukleosida yang

berhubungan dengan nukleobasa:

G: Guanina

A: Adenina

T: Timina

C: Sitosina

U: Urasil biasanya tidak ada dalam DNA, tetapi menggantikan timina pada RNA

Huruf ke-3 dan ke-4 menandakan panjang dari rantai fosfat yang terikat (Mono-, Di-, Tri-) dan

keberadaan sebuah fosfat (P).

Sebagai contoh, deoksi-sitidin-trifosfat disingkat sebagai dCTP.

Daftar pustaka

James D. Watson, et.al., DNA Rekombinon (Suatu Pelajaran Singkat), terj. Wisnu Gunaryo,

(Jakarta: Erlangga, 1988)

Suryo, Genetika Manusia, (Yogyakarta: Gadjah Mada University Press, 1994).

http://www.referensimakalah.com/2013/01/sejarah-penemuan-DNA-deoxyribonucleic-

acid.html

http://e-ducationcenter.blogspot.com/2012/08/fungsi-dna.html