Download - 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
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.
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)
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.
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
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
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 :
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.
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’ –
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
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.
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
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