Kamis, 29 Maret 2012

Replikasi DNA dan Percobaan Meselson-Stahl


·         REPLIKASI DNA
DNA merupakan materi genetik yang akan diwariskan ke  keturunannya. Prosesnya sangatlah penting bagi kehidupan suatu organisme. Untuk menjaga jumlah DNA (kromosom) tetap, maka sebelum membelah sel melakukan penggandaan DNA yangdisebut dengan istilah replikasi. Ada beberapa teori tentang replikasi, antara lain konservatif, semikonservatif dan dispersif. (Ismail).
Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida lama. Prosesnya dengan menggunakan komplementasi pasangan basa untuk menghasilkan suatu molekul DNA baru yang sama dengan molekul DNA lama. Proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase, enzim polimerase, dan ligase.
Di bawah ini merupakan sedikit penjelasan tentang 3 teori yang menjelaskan tentang replikasi DNA:
a.       Konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai cetakan untuk dua rantai DNA baru. Replikasi ini mempertahankan molekul dari DNA lama dan membuat molekul DNA baru.
b.      Semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama. Akhirnya dihasilkan dua rantai DNA baru yang masing-masing mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil sintesis.
c.       Dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru. Oleh karena itu, hasil akhirnya diperoleh rantai DNA lama dan baru yang tersebar pada rantai DNA lama dan baru. Replikasi ini menghasilkan dua molekul DNA lama dan DNA baru yang saling berselang-seling pada setiap untai. (Desy, 2010)

Perbandingan 3 teori replikasi DNA
(Sumber: http://bc.onlineschool.ca/samples/BIO12/04/day2.htm)
Setelah berhasil membuat model struktur DNA (Double helix), Watson dan Crick memprediksi bahwa DNA bereplikasi dengan cara semikonservatif. Dan selanjutnya pada tahun 1958, Matthew Meselson dan Franklin Stahl melakukan percobaan untuk menguji ketiga alternatif hipotesis (teori) replikasi DNA tersebut dengan menggunakan DNA bakteri Eschericia coli. Hasilnya ternyata mendukung model replikasi semikonservatif yang telah diprediksi oleh Watson dan Crick.
Model replikasi semikonservatif
(Sumber: Essential Cell Biology textbook, 1998)
Proses replikasi dimulai ketika enzim DNA polimerase memisahkan dua untai DNA heliks ganda, seperti ritsleting terbuka. Kemudian, setiap untai DNA yang “lama” akan berfungsi sebagai cetakan yang menentukan urutan nukleotida di sepanjang untai DNA komplementer baru yang bersesuaian dengan cara mendeteksi basa komplemennya. Setelah mendapatkan pasangan yang sesuai, nukleotida yang baru tersebut disambung satu sama lain untuk membentuk tulang punggung gula-fosfat untai DNA yang baru. Jadi, setiap molekul DNA terdiri atas satu untai DNA “lama” dan satu untai DNA “baru”. Sekarang, terdapat dua molekul DNA yang sama persis dengan satu molekul DNA induk. Enzim DNA polimerase memiliki fungsi lain, yaitu mengoreksi DNA yang baru terbentuk, membetulkan setiap kesalahan replikasi, dan memperbaiki DNA yang rusak. Adanya fungsi tersebut menjadikan rangkaian nukleotida DNA sangat stabil dan mutasi jarang terjadi. (Desy, 2010)
Pertanyaan:
1.      Mengapa proses replikasi merupakan suatu proses yang penting bagi kelangsungan hidup organisme?
Jawab: ya, karena replikasi sangat dibutuhkan dalam proses pertumbuhan dan “repair” sel.
2.      Apa sajakah yang mendukung terjadinya replikasi?
Jawab: tentu dengan adanya enzim, selain itu juga bentuk untaian DNA nya juga menentukan terjadinya replikasi.

·         THE “MESELSON-STAHL EXPERIMENT”
Pada tahun 1958, Matthew Meselson dan Franklin stahl membuka mata dunia, dengan hasil eksperimennya mereka menunjukkan bahwa replikasi DNA yang benar adalah mengikuti pola semi konservatif.Percobaan yang dapat membuktikan bahwa replikasi DNA berjalan secara semi konservatif ini dilakukan dengan menggunakan bakteri E. coli.
Description: http://3.bp.blogspot.com/_9ZCcQ4sCeC0/TCgsnUTbYmI/AAAAAAAAAtQ/HqpAeBxDZEY/s200/1903.jpg
Percobaan Matthew Meselson dan Franklin Stahl
Prinsip replikasi sangat sederhana, namun proses sebenarnya melibatkan keterampilan biokimiawi yang sangat kompleks dan luar biasa. Proses-proses tersebut melibatkan berbagai macam enzim yang saling bekerja untuk proses replikasi.
Pada prsoses replikasi, sebagai contoh manusia yang memiliki 46 kromosom atau setara dengan 6 miliar pasang molekul basa nitrogen A-T dan G-C (jika dibukukan akan mengasilkan sekitar 900 buku dengan ketebalan sekitar 1000 halaman, Subhanallah…!.
Meselson dan Stahl melakukan eksperimennya dengan menggunakan radioisotop 15N dan 14N. Unsur nitrogen 15N lebih berat daripada 14N. awalnya mereka (Meselson dan Stahl) menumbuhkan Escherichia coli di dalam media yang mengandung 15N pada senyawa-senyawa basa nitrogennya (biakan awal ini disebut generasi 0dan generasi berkutnya disebit generasi 1, 2 dan seterusnya). Sebagian dari bakteri yang ditumbuhkan pada 15N diisolasi DNAnya dan sebagian lainnya ditumbuhkan pada media yang mengandung 14N. Sebagian dari generasi 1 ini disiolasi DNAnya dan sebagian lagi dibiarkan tumbuh pada media yang sama untuk menghasilkan generasi 2, begitu dan seterusnya.
Hasil dari DNA yang diisolasi dari masing-masing generasi kemudian disentrifugasi secara terpisah tentunya di dalam gradien kerapatan CsCl. Hasil dari sentrifugasi menunjukkan bahwa DNA generasi 0 hanya membentuk satu pita yang terdapat dibagian bawah tabung. Pada generasi 1, terdapat sat pita yang letaknya berbeda dari generasi 0, yaitu terletak sedikit diatas pita generasi 0. Ini menunjukkan bahwa DNA generasi 1 Lebih ringan dari generasi 0. Pada generasi 2, hasil sentrifugasi menunjukkan adanya dua pita, satu terletak pada posisi yang sama dengan generasi 1 dan lainnya terdapat diatasnya, namun dengan intensitas yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa tidak ada lagi utas ganda berat yang disusun hanya oleh 15N, tetapi terdapat utas-utas ganda yang lebih ringan, yaitu yang disusun oleh 15N dan 14N atau keduanya oleh 14N.
Pada generasi 3, hasil sentrifugasi DNA menunjukkan bahwa konsentrasi DNA utas ganda yang tersusun dari 14N dan 14N lebih besar dari pada DNA yang tersusun dari 14N dan 15N. pada generasi-generasi berikutnya, pita yang ditengah makin lama makin tipis dibandingkan dengan pita yang di atas. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi utas ganda yang terdiri dari 15N/14N makin lama makin berkurang, sedangkan yang tersusun oleh 14N/14N semakin besar konsentrasinya.
Description: http://mochammadiqbal.files.wordpress.com/2007/04/pita2-meselson-stahl-eksp.jpg?w=540
Susunan pita-pita DNA pada tabung setelah disentrifuge
Dari hasil penelitian ini, dapat ditafsirkan bahwa selama proses duplikasi, setiap untai dari DNA tidak mengalami perubahan dan membentuk untai komplementer dari nukleotida yang ada di mediumnya.

Description: http://mochammadiqbal.files.wordpress.com/2007/04/meselson-stahl-exp1.jpg?w=540
Tafsiran hasil percobaan Meselson-Stahl.

Dari hasil percobaannya ini, Meselson dan Stahl menyimpulkan bahwa DNA melakukan replikasi dengan pola semikonservatif


Tidak ada komentar:

Posting Komentar