BAHAN GENETIK

Berdasarkan pengalaman empiris suatu bahan genetic harus memiliki tiga karakteristik:

1. Bahan membawa informasi genetic harus stabil agar suatu organisme mampu mempertahankan karakter individunya
2. Informasi genetic harus dapat diwariskan secara akurat pada keturunanya
3. Informasi genetic harus membuka peluang terjadinya agar organisme mampu bertahan dalam menghadapi perubahan lingkungan

Pada tumbuhan tingkat tinggi material genetic terdapat pada, inti, mitokondria, plastid.

Semakin mudah setelah ditemukan PCR dan disimpan dlm database.

Struktur genom dan kromosom dalam suatu organisme, dimulai dengan teknik FISH dan cabang ilmu yang mempelajari disebut ilmu genomic.

DNA yang terdapat dalam inti sel maupun dalam organ sel lainnya, selanjutnya ditranskripsikan menjadi RNA dan cabang ilmu yang mempelajari disebut transkriptomik. RNA yang diekspresikan terjemahannya menjadi asam amino yang selanjutnya diproses menjadi protein yang dipelajari dalam ilmu Proteomik.

DNA sebagai Materi Genetik

Visualisasi terhadap materi genetic adalah pada tahun 1869 pada saat darah pada perban luka yang dicuci ethanol, menyisakan benang halus pada cairan ethanol yang bening. Johann Friedrich Miescher 1871 berhasil mengisolasi senyawa fosfor yang mengandung senyawa asam dari inti.

Rosalind Franklin (1951) menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur spt helix ganda dan fosfor pada bagian luarnya. Pada akhirnya Watson and Crick menyempurnakan temuan franklin dalam suatu struktur yang dikenal dnegan double helix

Pengungkapan DNA sebagai Materi Genetik

Ada tiga penemuan yang mnyatakan bahwa asam nucleat berperan penting dalam menentukan sifat organisme atau sebagai bahan dasar gen

1. DNA sebagai senyawa penyusun kromosom
2. DNA berperan dalam transformasi bakteri
3. DNA pada virus yang diwariskan pada keturunan berikutnya.

DNA sebagai penyusun kromosom pertama kali dipahami oleh Robert Fluelgen yang melakukan studi pewarnaan mikroskopik dengan cara memberi perlakuan pada spasiment dengan asam sulfat (hidrochlorix acid ) yang dipanaskan hingga 60^oC. kemudian diberi pewarna dengan Schiff Reagent/Fuchine terdapat Senyawa DNA berwarna merah dengan latar blakg berwarna hijau.

Osward Avery 1944 membuktikan bahwa bahan genetic yang terlibat dalam proses transformasi adalah DNA. Sebelumnya dikemukan oleh F. Griffith menggunakan streptococcus pneumonia galur R san Galur S.

Percobaan tersebut diteruskan oleh Avery mengisolasi melekul kimia pecahan galur S. kemudian dipisahkan. Bahan yang berhasil dipisahkan ternyan DNA, RNA dan Protein, polisakarida dan lipd. Molekul tersebut diuji dengan mencampurkan bakteri R ditambah Enzim DNAase, RNAase, Protease. Ternyata bakteri yang tidak dicampurkan dengan DNA mengalami transformasi, sedangkan DNAase tidak.

Harse dan Chase (1952) – DNA merupakan bahan genetic yang diwariskan, E. coli dtumbuhkan pada media yang diberi radioisotope sebagai penanda protein dan p³² sebagai penanda DNA bakrteriofag T2 diinfeksikan pada E. coli sehingga menggunakan unsur pada sel inang.

Struktur Penyusun Materi Genetik

Salah satu penyusun utama adalah gula 5 atom C yang dikenal dengan ribose dan salah satu OH pada C NO.2  kehilangan atom O₂ sehingga dinamakan deoxyribose.

Komponen DNA terpusat pada gula pentosa, dimana basa akan berikatan dengan gugus C No.1, Hasil penggabungan antar senyawa basa dan gula disebut senyawa nukleosida. Selanjutnya senyawa fosfat akan berikatan denga nukeleosida pada senyawa gula pada gugus C No.5

Struktur Basa Penyusun DNA

1. Kelompok Pirimidin. Basa kelompok ini terbentuk dari satu cincin yang terdiri dari 4C dan 2N, Kedua basa itu adalah Timin dan Cytocine
2. Kelompok Purin Basa kelompok ini terbentuk dua cincin yang terdiri dari 5C dan 4N. kedua basa adalah Adenine dan Guanine.

Berdasarkan pasangan A-T dan G-C maka jumlah basa pirimidin akan sama dengan basa purin, artinya setengan dari DNA dalam suatu organisme adalah pirimidin dan setengahnya adalah purin. Pola seperti ini diajukan oleh Erwin Chargaff. Kandungan GC tinggi terdapat pada region heterokromatin dan rendah di eukraiotik.

RNA (Ribo Nucleic Acid)

Penyusunan Utas DNA menjadi Kromosom

DNA memiliki ketebalan 2 nm, mengalami beberapa penataan, sehingga membentuk kromosom dalam ketebalan 700 nm ada 5 Proses.

1. Utas ganda melilit protein Histon membentuk struktur nukleosom
2. Antara nukleosom dihubungi oleh DNA membentuk struktur manik2
3. Nukleoson dikemas jadi benang kromatin
4. Pembentukan pola gelombang kromosom dengan menempelkan benang kromatin pada protein non histon dan membentuk struktur setebal 300 nm
5. Pola gelombang membentuk memilin dengan ketebalan 700 nm membentuk kromosom.

Penggandaan DNA

Pemahaman mengenai mekanisme sintesis untuk penggandaan DNA dikemukan pertama kali oelh Arthur Konberg melalui percobaan E. coli.

Untuk pembentukan DNA baru perlu ada 4 komponen :

1. Basa penyusun utas DNA, berupa Deoxynucleotide 5-triphospate (dNTP) yang terdiri dari basa, gula pentose dan senyawa fosfat.
2. DNA template Sintesis DNA pola komplementer T-A dan G-C sehinga sintesis DNA baru memerlukan cetakan berupa utas DNA lama.
3. Enzim yang melaksanakan polimerisasi DNA yaitu DNA polymerase
4. DNA primer. Enzim DNA polymerase hanya bias bekerja dengan meningkatkan suatu DNA ke DNA lain yang sudah ada didalam utas yang akan digandakan

Penggandaan dalam SEL

Awal penggandaan dimulai pada suatu situs yang disebut ORI (Original of Replication) kemudian kedua utas membentuk Garpu replikasi. Penggandaan dimulai dari pengenalan titik awal penggandaann, pembukaan utas ganda, inisiasi penggandaan utas baru, hingga penyempurnaan utas baru terutama lagging strand.

Pengenalan ORI – berada pada sequence dengan GC rendah kemudian membentuk replication fork dan pembukaan pilinan DNA oleh ENxim topoisomerase, pemisahan utas DNA dg helicase. Pada utas lama memiliki orientasi 3 – 5 maka utas baru akan terbentuk sejalan dengan pergerakan enzim helicase  maka dikenal dengan leading strand.

Pada lagging strand untuk inisiasi utas baru ditempatkan RNA primer oleh enzim DNA primase/polymerase. Untuk menjaga agar DNA yang terpisah jadi dua tidak menyatu kembali pada lagging strand lagging strand ditempatkan pada protein SBB (Single Strand DNA binding Protein). Asosiasi antara enzim helicase dan DNA primase disebut primosome.

Sintesis DNA dimulai pada lagging strand dimulai pada RNA primer oleh enzim DNA polymerase, hingga mencapai RNA primer didepannya. RNAase (DNA polymerase 1) akan mendegradasi RNA primer menghasilkan fragmen terputus yang dinamakan Fragment okazaki.

 Reparasi DNA

Faktor endogen yang menyababkan kerusakan DNA antara lain kesalahan sintesis DNA baru oleh DNA polymerase, factor endogen ini sendiri disebut transposable element transposon maupun retrotransposon, metilasi pada basa DNA, sehingga basa tidak dapat dikenali oleh enzim yang memproses DNA , serta adanya radikal bebas dalam sel menghasilkan metabolism yang kurang sempurna.