BIOTEKNOLOGI

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi adalah ilmu yang menggunakan makhluk hidup untuk

menyelesaikan suatu masalah.

Reverensi :

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk

hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup

(enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.

Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata,

tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer,

biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain

sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang

menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.

Bioteknologi juga mengandung pengertian-pengertian lain, diantaranya

sebagai berikut :

1. Suatu penerapan asas-asa ilmu pengetahuan alam dan rekayasa atau teknologi

pada pengolahan suatu bahan yang melibatkan aktivitas bagian jasad hidup

untuk menghasilkan barang dan jasa.

2. Pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dengan menggunakan

makhluk hidup untuk menghasilkan produk atau jasa guna kepentingan manusia.

3. Ilmu pengetahuan tentang berbagai proses produksi yang berdasarkan pada

kerja mikroorganisme serta komponen aktifnya dan pada proses produksi yang

melibatkan penggunaan sel dan jaringan dan suatu organisme yang Lebih tinggi.

Komponen dari Bioteknology adalah :

- Gen ( DNA )

- Vektor

- Enzyme

Reverensi :

Komponen-komponen dalam bioteknologi meliputi:

1. bahan yang diproses sebagai bahan masukan (input);

2. organisme yang menyelenggarakan proses;

3. prinsip ilmu yang melandasi proses;

4. produk atau jasa sebagai keluaran (output).

Louis Pasteur dikenal sebagai Bapak Bioteknologi karena telah

mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan mikroorganisme untuk

melakukan fermentasi yang selanjutnya berkembang pesat dalam biologi

molekuler. Bioteknologi dapat dibedakan menjadi bioteknologi tradisional dan

bioteknologi modern.

Bioteknologi tradisional menggunakan mikroorganisme bakteri dan jamur

untuk memproduksi alkohol, asam asetat, dan bahan makanan, seperti kecap,

tempe, dan tapai. Adapun bioteknologi modern memanfaatka mikroorganisme

dengan menggunakan prinsip-prinsip ilmiah untuk memperoleh produk danjasa.

Bioteknologi modern dapat diproduksi secara massal dan dapat dilakukan

rekayasa genetika sesuai duduk sifat-sifat yang diinginkan manusia.

Tahap pengembangan bioteknologi meliputi empat Iangkah sebagai

berikut :

1. Bioteknologi produksi makanan dan tanaman.

Contoh: pemanfaatan mikroorganisme (ragi) untuk pembuatan roti, anggur, bin,

keju, tapai, tempe, oncom, dan yoghurt.

2. Bioteknologi produksi asam-asam organik, zat pelarut, dan biomassa di bawah

kondisi nonsteril.

3. Proses-proses bioteknologi di bawah kondisi steril.

4. Aplikasi keilmuwan dalam bioteknologi.

GEN

Pengertian Gen

Gen adalah pembawa sifat keturunan yang dimiliki oleh semua makhluk

hidup. Struktur atau bahan dari gen adalah DNA. DNA disebut sebagai materi

genetik. DNA merupakan materi genetik bagi manusia dan sifatnya diturunkan.

Sedangkan RNA merupakan materi genetik tapi Cuma terhadap virus. Pada DNA

terdapat 2 bakteri, yaitu : bakteri halus( patogen atau virulen ) dan bakteri kasar

( avirulen ).

Jika bakteri patogen dipanaskan pada suhu lebih dari 100ºC, maka sifat

patogen dari bakteri tersebut akan hilang dan tidak akan berbahaya bagi makhluk

lain.

DNA dibangun oleh gula, basa-basa nitrogen dan P. Basa-basa nitrogen

tersebut diantaranya : Guanin, Adenin, Timin dan Citosin. Diman A dan T

mempunyai 2 ikatan H, sedangkan G dan C mempunyai 3 ikatan H.

Denaturasi DNA yaitu : lepasnya ikatan hidrogen antara basa untai 1 dan basa

untai 2 dalam 1 susunan menjadi 1 untaian tunggal.

Yang menentukan denaturasi :

Temperatur diatas normal

Temperatur suhu normal yang dibutuhkan DNA = 25ºC

Sinar X ( cahaya yang kuat )

Enzim

Asam dan basa kuat

Sedangkan renaturasi adalah proses penggabungan antara untai tunggal DNA

menjadi untai ganda yang dilalui oleh penggabungan atau pemasangan basa-basa

komplemen antara G dan C atau A dan T.

Reverensi :

DNA dan RNA

Sejarah DNA

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 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.

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.

Percobaan Griffith

Percobaan Griffith menemukan "prinsip transformasi" dalam

bakteri pneumococcus.

Percobaan Griffith, dilakukan pada tahun 1928 oleh Frederick

Griffith, adalah salah satu percobaan pertama yang menunjukkan bahwa bakteri

dapat memindahkan informasi genetik melalui proses yang disebut transformasi.

Griffith menggunakan dua galur Pneumococcus (yang menginfeksi tikus),

galur tipe III-S dan tipe II-R. Galur III-S memiliki kapsul polisakarida yang

membuatnya tahan terhadap sistem kekebalan inangnya sehingga mengakibatkan

kematian inang, sementara galur II-R tidak memiliki kapsul pelindung tersebut

dan dapat dikalahkan oleh sistem kekebalan tubuh inang.

Dalam eksperimen ini bakteri galur III-S dipanaskan hingga mati, dan

sisa-sisanya ditambahkan ke bakteri galur II-R. Meskipun tikus tidak akan mati

bila terkena baik sisa-sisa bakteri galur III-S (yang sudah mati) ataupun galur II-R

secara terpisah, gabungan keduanya mengakibat kematian tikus inang. Griffith

berhasil mengisolasi baik galur pneumococcus II-R hidup maupun III-S hidup dari

darah tikus mati ini. Griffith menyimpulkan bahwa bakteri tipe II-R telah

tertransformasikan menjadi galur III-S oleh sebuah prinsip transformasi yang

entah bagaimana menjadi bagian bakteri galur III-S yang mati.

Kini kita mengetahui bahwa prinsip pentransformasi yang diamati oleh

Griffith adalah DNA bakteri galur III-S. Meskipun bakteri itu telah mati, DNA-

nya bertahan dari proses pemanasan dan diambil oleh bakteri galur II-R. DNA

galur III-S mengandung gen yang membentuk kapsul perlindungan. Dilengkapi

dengan gen ini, bakteri galur II-R menjadi terlindung dari sistem kekebalan inang

dan dapat membunuhnya. Verifikasi DNA sebagai prinsip pentransformasi ini

dilakukan dalam percobaan oleh Avery, McLeod dan McCarty dan oleh Hershey

dan Chase.

Percobaan Griffith menemukan "prinsip transformasi" dalam bakteri pneumococcus

DNA adalah sebuah molekul raksasa yang tersembunyi di dalam inti setiap

sel hidup. Semua ciri fisik makhluk hidup dikodekan dalam molekul berbentuk

rantai heliks ini. Semua informasi tentang tubuh kita, dari warna mata hingga

struktur organ-organ dalam, juga bentuk serta fungsi sel-sel kita, terkodekan

dalam bagian yang disebut gen dalam DNA.

Asam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit

mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya dioksinukleotida maka asam

nukleat itu disebut dioksiribonukleat(DNA) dan jika terdiri dari unit-unit

mononukleotida disebut asam ribonukleat(RNA).

DNA dan RNA mempunyai sejumlah sifat kimia dan fisika yang sama

sebab antara unit-unit mononukleotida terdapat ikatan yang sama yaitu melalui

jembatan fosfodiester antara posisi 3′ suatu mononukleotida dan posisi 5′ pada

mononukleotida lainnya(Harpet, 1980).

Asam-asam nukleat seperti asam dioksiribosa nukleat (DNA) dan asam

ribonukleat (RNA) memberikan dasar kimia bagi pemindahan keterangan di

dalam semua sel. Asam nukleat merupakan molekul makro yang memberi

keterangan tiap asam nukleat mempunyai urutan nukleotida yang unik sama

seperti urutan asam amino yang unik dari suatu protein tertentu karena asam

nukleat merupakan rantai polimer yang tersusun dari satuan monomer yang

disebut nukleotida(Dage, 1992).

Dua tipe utama asam nukleat adalah asam dioksiribonukleat(DNA) dan

asam ribonukleat(RNA). DNA terutama ditemui dalam inti sel, asam ini

merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau mereplikasi

dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi organisme itu

dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengerahkan sintesis molekul

RNA, satu tipe RNA, yaitu messenger RNA(mRNA), meninggalkan inti sel dan

mengarahkan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai

dengan kode DNA-nya(fessenden, 1990).

Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki

perbedaan dengan DNA, antara lain yaitu(Poedjiati, 1994):

1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah

dioksiribosa.

2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai

tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.

3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak

mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.

4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian

pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.

Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah dalam

hal(Suryo, 1992):

1. Ukuran dan bentuk

Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA

berbentuk double helix, sedangkan RNA berbentuk pita tunggal. Meskipun

demikian pada beberapa virus tanaman, RNA merupakan pita double namun

tidak terpilih sebagai spiral.

2. Susunan kimia

Molekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaannya dengan

DNA yaitu:

a. Gula yang menyusunnya bukan dioksiribosa, melainkan ribosa.

b. Basa pirimidin yang menyusunnya bukan timin seperti DNA, tetapi urasil.

3. Lokasi

DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung

dari macamnya, yaitu:

a. RNA d(RNA duta), terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak oleh salah satu

pita DNA yang berlangsung didalam nukleus.

b. RNA p(RNA pemindah) atau RNA t(RNA transfer), terdapat di sitoplasma.

c. RNA r(RNA ribosom), terdapat didalam ribosom.

4. Fungsinya

DNA berfungsi memberikan informasi atau keterangan genetik, sedangkan

fungsi RNA tergantung dari macamnya, yaitu:

a. RNA d, menerima informasi genetik dari DNA, prosesnya dinamakan

transkripsi, berlangsung didalam inti sel.

b. RNA t, mengikat asam amino yang ada di sitoplasma.

c. RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan bahan asam amino, proses

ini berlangsung di ribosom dan hasil akhir berupa polipeptida.

Ada beberapa cara untuk menentukan DNA dan RNA, yaitu(Frutan

and Sofia, 1968):

1. Jaringan hewan dan alkali hangat

RNA akan terpecah menjadi komponen-komponen nukleotida yang larut dalam

asam. DNA sulit dipecah atau dirusak oleh alkali.

2. Metode Schnider

Jaringan dan asam trikloro asetat panas dan diperkirakan DNA dapat diuji oleh

reaksi kalorimetri dengan difenilanin, yang mana akan bereaksi dengan purin

dioksiribosa dan tidak bereaksi dengan purin ribosa.

3. Metode Feligen

Fuchsin sulfurous acid akan berwarna merah dengan DNA, dan tidak dengan

RNA. Reaksi ini diterapkan untuk mempelajari distribusi RNA dan DNA didalam

bagian-bagian sel.

4. Secara Spektroskopi

Pengaukuran absorbsi cahaya oleh RNA dan DNA pada 260nm dimana

spektra cincin purin dan pirimidin asam nukleat menunjukkan maksimal.

Tiga bentuk utama RNA yang terdapat didalam sel adalah

mRNA(messenger RNA), rRNA(ribosa RNA), dan tRNA(transfer RNA). Tiap

bentuk RNA ini mempunyai berat molekul dan komposisi yang berlainan, tetapi

khas untuk tiap macam bentuk RNA.

Semua RNA terdiri dari rantai tunggal poliribonukleotida. Pada sel

bakteri, hampir semua RNA ada di dalam sitoplasma. Disel hati kira-kira 11%

terdapat dalam nukleus(terutama mRNA), sekitar 15% dalam mitokondria, lebih

dari 50% dalam ribosom, dan kira-kira 24% dalam strosol(Girinda, 1986).

Rekayasa genetika

Rekayasa genetika (Ing. genetic engineering) dalam arti paling luas adalah

penerapan genetika untuk kepentingan manusia. Dengan pengertian ini kegiatan

pemuliaaan hewan atau tanaman melalui seleksi dalam populasi dapat

dimasukkan. Demikian pula penerapan mutasi buatan tanpa target dapat pula

dimasukkan. Masyarakat ilmiah sekarang lebih bersepakat dengan batasan yang

lebih sempit, yaitu penerapan teknik-teknik genetika molekular untuk mengubah

susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang

diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

Obyek rekayasa genetika mencakup hampir semua golongan organisme,

mulai dari bakteri, fungi, hewan tingkat rendah, hewan tingkat tinggi, hingga

tumbuh-tumbuhan. Bidang kedokteran dan farmasi paling banyak berinvestasi di

bidang yang relatif baru ini. Sementara itu bidang lain, seperti ilmu pangan,

kedokteran hewan, pertanian (termasuk peternakan dan perikanan), serta teknik

lingkungan juga telah melibatkan ilmu ini untuk mengembangkan bidang masing-

masing.

Perkembangan Rekayasa Genetika

Ilmu terapan ini dapat dianggap sebagai cabang biologi maupun sebagai

ilmu-ilmu rekayasa (keteknikan). Dapat dianggap, awal mulanya adalah dari

usaha-usaha yang dilakukan untuk menyingkap material yang diwariskan dari satu

generasi ke generasi yang lain. Ketika orang mengetahui bahwa kromosom adalah

material yang membawa bahan terwariskan itu (disebut gen) maka itulah awal

mula ilmu ini. Tentu saja, penemuan struktur DNA menjadi titik yang paling

pokok karena dari sinilah orang kemudian dapat menentukan bagaimana sifat

dapat diubah dengan mengubah komposisi DNA, yang adalah suatu polimer

bervariasi.

Tahap-tahap penting berikutnya adalah serangkaian penemuan enzim

restriksi (pemotong) DNA, regulasi (pengaturan ekspresi) DNA (diawali dari

penemuan operon laktosa pada prokariota), perakitan teknik PCR, transformasi

genetik, teknik peredaman gen (termasuk interferensi RNA), dan teknik mutasi

terarah (seperti Tilling). Sejalan dengan penemuan-penemuan penting itu,

perkembangan di bidang biostatistika, bioinformatika dan robotika/automasi

memainkan peranan penting dalam kemajuan dan efisiensi kerja bidang ini.

Rekayasa genetika adalah prosedur dasar dalam menghasilkan suatu

produk bioteknologi. Prosedur rekayasa genetika secara umum meliputi :

1. Isolasi gen.

2. Memodifikasi gen sehingga fungsi biologisnya lebih baik.

3. Mentrasfer gen tersebut ke organisme baru.

4. Membentuk produk organisme transgenik.

Prosedur pembentukan organisme transgenic ada dua, yaitu:

1. Melalui proses introduksi gen

2. Melalui proses mutagenesis

Beberapa langkah dasar proses introduksi gen adalah:

1. Membentuk sekuen gen yang diinginkan yang ditandai dengan penanda yang

spesifik

2. Mentransformasi sekuen gen yang sudah ditandai ke jaringan

3. Mengkultur jaringan yang sudah mengandung gen yang ditransformasikan

4. Uji coba kultur tersebut di lapangan

Pada awalnya proses rekayasa genetika ditemukan oleh Crick dan Watson

pada tahun 1953. Rekayasa genetika merupakan suatu rangkaian metode yang

canggih dalam perincian akan tetapi sederhana dalam hal prinsip yang

memungkinkan untuk dilakukan pengambilan gen atau sekelompok gen dari

sebuah sel dan mencangkokkan gen atau sekelompok gen tersebut pada sel lain

dimana gen atau sekelompok gen tersebut mengikat diri mereka dengan gen atau

sekelompok gen yang sudah ada dan bersama-sama menanggung reaksi

biokimiawi penerima .

Secara sederhana, proses rekayasa genetika tersebut dapat dijelaskan

sebagai berikut. Setiap makhluk hidup terdiri atas jutaan sel individu yang

masing-masing sel tersebut mengandung satu set gen yang identik. Gen-gen

tersebut berfungsi memberikan perintah-perintah biologi yang hanya

mengeluarkan satu dari ribuan perintah yang diperlukan untuk membangun dan

menjaga kelangsungan suatu makhluk hidup serta menentukan penampakan yang

dimunculkan dalam bentuk fisik suatu makhluk hidup.

Gen-gen tersebut tersusun atas deoxyribonucleic acid atau asam deoksiribonukleat

yang lazimnya disingkat menjadi DNA. DNA merupakan molekul yang

mengkode perintah-perintah biologi di dalam struktur kimianya. Struktur kimia

DNA seperti sebuah rangkaian surat-surat yang berisi pesan-pesan genetika.

Surat-surat itu hanya memiliki empat huruf menurut abjad genetik (Adenin/A,

Guanin/G, Timin/T, dan Cytosin/C), yang disebut basa . Setiap gen mengandung

ribuan rantai basa yang tersusun menjadi sebuah rangkaian dimana gen tersebut

berada dalam kromosom sebuah sel. DNA mudah diekstraksi dari sel-sel, dan

kemajuan biologi molekuler sekarang memungkinkan ilmuwan untuk mengambil

DNA suatu spesies dan kemudian menyusun konstruksi molekuler yang dapat

disimpan di dalam laboratorium. DNA yang telah mengalami penyusunan

molekuler tersebut disebut DNA rekombinan sedangkan gen yang diisolasi

dengan metode tersebut dinamakan gen yang diklon.

DNA rekombinan ini dapat dipindahkan ke makhluk hidup lain bahkan yang

berbeda jenisnya. Hasil dari perpaduan tersebut menghasilkan makhluk hidup

rekombinan yang memiliki kemampuan baru dalam melangsungkan proses hidup

dan bersaing dengan makhluk hidup lainnya. Dengan kata lain makhluk hidup

rekombinan memiliki sifat unggul bila dibandingkan dengan makhluk hidup

asalnya. Perkembangan Rekayasa Genetika Sebagai Bagian dari Perkembangan

Bioteknologi.

Struktur DNA dan RNA

Sebelum Watson dan Crick, DNA sudah diketahui sebagai polimer yang

terdiri dari tiga komponen utama: fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen.

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut

dinamakan nukleotida.

Struktur Kimia DNA dapat digambarkan seperti diagram di bawah ini:

RNA

RNA Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa

yang merupakan bahan genetik, dan 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.

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 gularibosa(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.

Tipe-tipe RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik,

RNA berwujud sepasang pita (Inggris double- stranded RNA, dsRNA).

Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang

terlibat dalam proses sintesis protein:

- RNA kurir (bahasa Inggris: messenger RNA, mRNA),

- RNA ribosom (bahasa Inggris: ribosomal RNA, rRNA),

- RNA translasi (bahasa Inggris: transfer RNA, tRNA).

Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir

dalam berbagai macam bentuk, hingga sekarang dikenal istilah, di antaranya

miRNAdan siRNA.

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.

Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara

DNAdan 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.

RNA interference

Suatu gejala yang baru ditemukan pada abad ke- 20 adalah adanya

mekanisme 'pembungkaman' ("silencing") dalam ekspresi genetik.

Kode genetik yang dibawa RNA tidak ditranslasi menjadi protein oleh

tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan

oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "RNA interference". Mekanisme ini

melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim?).

Pertama kali ditemukan pada nematoda "Caenorhabditis elegans".

Tapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme

hidup

Nukleosida adalah suatu N-glikosida, dimana basa purin atau pirimidin

dihubungkan dengan karbon amomerik (C-1) dari gula berupa cincin heterosiklik.

Dalam hal ini terdapat dua jenis nukleosida, yaitu ribo nukelosida dan

deoksiribonukelosida.

Secara sederhana dapat dikatakan bahwa nukleosida merupakan nukleotida

tanpa gugus fosfat.

Lanjutan :

Dalam perkembangan lanjut, implikasi dari model DNA menurut Watson

dan Crick adalah sifat fisika DNA yang mudah membentuk dua rantai tunggal

DNA apabila ikatan hidrogen purin-pirimidin "melele". Melalui pemanasan,

misalnya, ikatan ini melele dan kekentalan (viscocity) larutan menurun. Dalam

keadaan rantai tunggal, gugus amino dari purin dan pirimidin tersingkap dan siap

bereaksi dengan formaldehida membentuk turunan hidroksimetil, yang dalam

keadaan rantai ganda DNA gugus ini tidak reaktif. Akibat lanjut dari

terbentuknya rantai tunggal DNA adalah serapan radiasi ultraviolet pada riak-

gelombang 260 mm oleh DNA dalam larutan meningkat 40% (DNA memiliki

serapan radiasi tertinggi pada riak-gelombang 260 mm). Dengan pemanasan,

serapan radiasi ultraviolet oleh DNA meningkat secara drastis disaat suhu

pemanasan melewati titik leleh (melting point).

Titik leleh dari setiap potongan DNA bersifat spesifik. Misalnya, titik leleh

untuk DNA dari Diplococcus pneumoniae, E. coli, Serratia marcescens, dan

Mycobacterium phlei masing-masing berturut-turut: 86, 90, 94 dan 97 oC.

Naiknya titik leleh ini berhubungan langsung dengan naiknya kadar [G] + [C]

pada suatu spesies. Setiap spesies bakteri dan vertebrata memiliki kadar G/C yang

berbeda-beda (Tabel 2.1). Marmur (1959) melakukan percobaan denaturasi DNA

yang mengandung berbagai kadar AT (termasuk DNA sintetik kaya AT. Hasilnya

menunjukan bahwa suhu titik denaturasi menurun dengan naiknya kadar A/T.

Percobaan transformasi pneumococci resipien dengan DNA yang di panasi dari D.

pneumoniae donor, menyebabkan aktifitas transformasi terhenti disaat pemanasan

mencapai suhu 86oC, yaitu suhu dimana denaturasi DNA Pneumococci di capai.

Hal ini disebabkan oleh ketidakmampuan bakteri ditransformasi oleh rantai

tunggal polinukletida.

Hal yang menarik adalah bahwa ternyata dua rantai tunggal DNA yang

telah dipanasi dapat berpasangan kembali di dalam larutan. Marmur di tahun 1960

memanaskan larutan DNA pneumococci pada suhu 100oC. Larutannya kemudian

didinginkan. Sepanjang pemanasan dan pendinginan, dilakukan uji kemampuan

DNA mentrasnformasi bakteri resipien. Pewarisan kemampuan bakteri menerima

DNA berlangsung sejalan dengan naiknya suhu pemanasan DNA. Sewaktu

pendinginan, dan suhu mencapai 86oC, transformasi mulai mengalami restorasi

dan mencapai maksimumnya pada suhu sekitar 60oC, dan tetap konstan sampai

suhu pendinginan mencapai 30oC. Denaturasi dan renaturasi DNA dapat juga

diikuti dengan mengukur absorbansi sinar ultraviolet sepanjang naik dan turunnya

suhu larutan.

Nampaknya bukanlah suatu keharusan bahwa dua DNA harus benar-benar

identik agar mampu berpasang kembali. Dua rantai tunggal DNA yang memiliki

tingkat homologi basa nitrogen tertentu dapat berpasangan. Sifat hibrida silang

demikian menjadi dasar-dasar penting dalam banyak prosedur aplikasi genetika

molekuler seperti analisis hubungan keeratan dua organisme, studi sistematika

organisme, pengembangan teknik hibridisasi in situ fluorpendar (FISH), sintesis

DNA in vitro dengan reaksi berantrai polimerase (PCR), dan prosedur hibridisasi

Southern.

TUGAS TERSTRUKTUR

BIOTEKNOLOGI

Disusun oleh :

CHUSNUL NURLILIA S. ( 0810810033 )

FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2009