Peranan Teknik Polymerase Chain Reaction (PCR) Terhadap Perkembangan Ilmu Pengetahuan
PERANAN TEKNIK POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)
TERHADAP PERKEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN
KARYA TULIS ILMIAH
Oleh
ELLIWATI HASIBUAN, S.Si, M.Si
NIP. 1962 1017 2000 03 2 001
Pranata Laboratorium Perguruann Tinggi
Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
2015
JUDUL KARYA TULIS ILMIAH : PERANAN TEKNIK POLYMERASE
CHAIN REACTION (PCR TERHADAP
PERKEMBANGAN ILMU
PENGETAHUAN.
Nama
NIP
: Elliwati Hasibuan, S.Si, M.Si
: 1962 1017 2000 03 2 001
Karya tulis ilmiah ini telah disetujui oleh
Kepala LaboratoriumTerpadu Kultur Sel dan Jaringan
Fakultas Kedokteran
Universitas Sumatera Utara
Medan, 8 Juni 2015
Disetujui,
(Dr. dr.Dina Keumala Sari, MG,SpGK)
NIP. 1973122120003122001
PERNYATAAN
PERANAN TEKNIK POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)
TERHADAP PERKEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN
KARYA TULIS ILMIAH
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam karya tulis ilmiah ini tidak
terdapat karya pernah diajukan dan sepanjang pengetahuan saya tidak
terdapat karya atau pendapat orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam
naskah dan disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka.
Medan, 8 Juni 2015
Penulis
Elliwati Hasibuan, S.Si, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
ABSTRAK
Polymerase Chain Reaction (PCR) adalah suatu teknik sintesis
amplifikasi DNA secara in vitro. Teknik PCR dapat digunakan untuk
mengamplifikasi segmen DNA dalam jumlah juataan kali hanya dalam beberapa
jam.
Pada proses PCR diperlukan beberapa komponen Utama, yaitu DNA
cetakan, Oligonukleotida primer, Deoksiribonukelotida trifosfat (dNTP), Enzin
DNA Polimerase, dan komponen pendukung lain adalah senyawa buffer. Pada
proses PCR menggunakan alat Termosiklus. Sebuah mesin yang memiliki
kemampuan untuk memanaskan sekaligus mendinginkan tabung reaksi dan
mengatur temperature untuk tiap tahapan reaksi. Ada tiga tahapan penting dalam
proses PCR yang selalu terulang dalam 30-40 siklus dan berlangsung dengan
cepat yaitu denaturasi, anneling dan pemanjangan untaian DNA. Produk PCR
dapat di identifikasi melalui ukurannya dengan menggunakan elektroforesis gel
agarosa.
Kata kunci : polymerase Chain Reaction (PCR)
Medan, 8 Juni 2015
Penulis
Elliwati Hasibuan, S.S.i, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang memberi
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya
tulis ilmiah yang berjudul : PERANAN TEKNIK POLYMERASE CHAIN
REACTION
(PCR)
TERHADAP
PERKEMBANGAN
ILMU
PENGETAHUAN
Ucapan terimakasih yang tak terhingga
sampaikan kepada Bapak Prof.
dr. Gontar Alamsyah Siregar dan ibu Dr. dr.Dina Keumala Sari, MG,SpGK
selaku Kepala Laboratorium Kultur Sel dan Jaringan/Laboratorium Terpadu FK
USU yang memberi saran dan dorongan sehingga Karya tulis ilmiah ini dapat
diselesaikan.
Penulis menyadari Karya tulis ilmiah ini masih jauh dari sempurna, untuk
itu kritik dan saran sangat penulis harapkan ntuk perbaikan dan penyempurnaan
Karya Tulis Ilmiah ini.
Akhirnya penulis mengucapkan terimakasih atas segala perhatian yang
telah diberikan.
Medan, 6 Juni 2015
Penulis,
Elliwati Hasibuan, S.S.i, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
DAFTAR ISI
Halaman
Abstrak ……………………………………………………………….……......….i
Kata Pengantar…..................................................................................................ii
Daftar Isi………………………………………………………………………....iii
Daftar Gambar …………………………………………..………………….......iv
BAB 1 PENDAHULUAN......................................................................................1
1.1. Latar Belakang.....................................................................................1
1.2. Permasalahan.........................................................................................2
1.2. Tujuan ..................................................................................................3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA..............................................................4
2.1. Pengertian PCR……….........................................................................4
2.2. Tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR) ..........................4
2.3. Alat dan Bahan yang Dibutuhkan dalam Polymerase Chain Reaction
(PCR) .....................................................................................................8
2.4. Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR)………...10
2.5. Manfaat Polymerase Chain Reaction (PCR). ………………….........11
BAB KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................14
6.1.Kesimpulan…………..…............……………………………………14
6.2. Saran…………………………………………………………………15
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................16
DAFTAR GAMBAR
Gambar a. Thermocycler ………...……………………………………..……...8
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berkembang semakin
pesat. Salah satu perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sering
diterapkan adalah bioteknologi. Bioteknologi merupakan pemanfaatan berbagai
prinsip ilmiah dan rekayasa terhadap organisme, sistem, atau proses biologis
untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan
produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Secara umum bioteknologi
dikelompokkan menjadi dua, yaitu bioteknologi tradisional dan bioteknologi
modern. Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan
mikroba, proses biokimia, dan proses genetik yang terjadi secara alami. Produk
dari bioteknologi tradisional tersebut antara lain: tempe, oncom, yoghurt, dan
keju. Bioteknologi tradisional ini terus mengalami perkembangan hingga
ditemukannya struktur DNA yang diikuti dengan penemuan lainnya.Dengan
ditemukannya struktur DNA dan berkembangnya ilmu pengetahuan tentang DNA,
muncullah istilah bioteknologi modern. Bioteknologi modern merupakan
bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA. Bioteknologi
yang didasarkan pada manipulasi DNA ini dilakukan dengan memodifikasi gen
spesifik dan memindahkannya pada organisme yang berbeda, seperti bakteri,
hewan, dan tumbuhan.
Reaksi berantai polymerase (Polymerase Chain Reaction, PCR) adalah suatu
metode enzimatis untuk amplifikasi DNA dengan cara in vitro. PCR ini pertama
kali dikembangkan pada tahun 1985 oleh Kary B. Mullis.Amplifikas DNA pada
PCR dapat dicapai bila menggunakan primer oligonukleotida yang disebut
amplimers.Primer DNA suatu sekuens oligonukleotida pendek yang berfungsi
mengawali
sintesis
rantai
DNA.
PCR
memungkinkan
dilakukannya
pelipatgandaan suatu fragmen DNA. Umumnya primer yang digunakan pada
PCR terdiri dari 20-30 nukleotida. DNA template (cetakan) yaitu fragmen DNA
yang akan dilipat gandakan dan berasal dari patogen yang terdapat dalam
spesimen klinik. Enzim DNA polimerase merupakan enzim termostabil Taq dari
bakteri termofilik Thermus aquaticus. Deoksiribonukleotida trifosfat (dNTP)
menempel pada ujung 3‟ primer ketika proses pemanjangan dan ion magnesium
menstimulasi aktivasi polimerase.
1.2. Permasalahan
1.
Apa yang dimaksud dengan Polymerase Chain Reaction (PCR)?
2. Apa saja tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR)?
3. Alat dan bahan apa saja yang dibutuhkan dalam Polymerase Chain
Reaction (PCR)?
4. Apakah komponen-komponen yang dibutuhkan dalam proses Polymerase
Chain Reaction (PCR)?
1. 3. Tujuan
Dari rumusan masalah tersebut, maka beberapa tujuan yang ingin dicapai antara
lain:
1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Polymerase Chain Reaction
(PCR).
2. Untuk mengetahui apa saja tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction
(PCR).
3. Untuk mengetahui alat dan bahan apa saja yang dibutuhkan dalam
Polymerase Chain Reaction (PCR).
4. Untuk mengetahui apakah komponen-komponen yang dibutuhkan dalam
proses Polymerase Chain Reaction (PCR).
5. Untuk mengetahui apa saja manfaat dari Polymerase Chain Reaction
(PCR).
1.4. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari
penulisan ini
untuk dapat
memperoleh
pengetahuan tentang proses Polymerase Chain Reaction (PCR) serta manfaat
dari PCR bagi mahasiswa/peneliti.
.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian PCR
Reaksi Polimerase Berantai atau dikenal sebagai Polymerase Chain Reaction
(PCR), merupakan suatu proses sintesis enzimatik untuk melipatgandakan suatu
sekuens nukleotida tertentu secara in vitro. Metode ini dikembangkan pertama
kali oleh Kary B. Mulis pada tahun 1985. Metode ini sekarang telah banyak
digunakan untuk berbagai macam manipulasi dan analisis genetic.Pada awal
perkembanganya metode ini hanya digunakan untuk melipatgandakan molekul
DNA, tetapi kemudian dikembangkan lebih lanjut sehingga dapat digunakan pula
untuk melipatgandakan dan melakukan kuantitas molekul mRNA.
Dengan menggunakan metode PCR dapat meningkatkan jumlah urutan DNA
ribuan bahkan jutaan kali dari jumlah semula, sekitar 106-107 kali. Setiap urutan
basa nukleotida yang diamplifikasi akan menjadi dua kali jumlahnya. Pada setiap
siklus PCR akan diperoleh 2n kali banyaknya DNA target. Kunci utama
pengembangan PCR adalah menemukan bagaimana cara amplifikasi hanya pada
urutan DNA target dan meminimalkan amplifikasi urutan non-target. Metode PCR
dapat dilakukan dengan menggunakan komponen dalam jumlah yang sangat
sedikit,
misalnya
DNA
cetakan
yang
diperlukan
hanya
sekitar
5µg,
oligonukliotida yang digunakan hanya sekitar 1 mM dan reaksi ini biasa
dilakukan dalam volume 50-100 µl. DNA cetakan yang digunakan juga tidak
perlu dimurnikan terlebih dahulu sehingga metode PCR dapat digunakan untuk
melipat gandakan suatu sekuens DNA dalam genom bakteri.
PCR adalah reaksi polimerase berantai, yaitu reaksi yang melibatkan enzim
polimerase yang dilakukan secara berulang-ulang. Yang diulang-ulang adalah
proses pemisahan untai ganda DNA menjadi untai tunggal, hibridisasi primer
untuk mengawali replikasi DNA dilanjutkan dengan proses penambahan basa
pada cetakan DNA oleh enzim polimerase, untuk melakukan kegiatan ini
dibutuhkan tabung PCR yang bersifat reponsif dengan perubahan suhu dan mesin
thermal cycler, suatu mesin yang mampu menaikkan dan menurunkan suhu
dengan cepat, dan bahan-bahan untuk membuat reaksi PCR.
PCR
merupakan
suatu
teknik
atau
metode
perbanyakan
(replikasi)
DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. Dengan teknik ini, DNA
dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga
memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Teknik ini dirintis
oleh Kary Mullis pada tahun 1983 dan ia memperoleh hadiah Nobel pada tahun
1994 berkat temuannya tersebut. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang
biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan
jumlah sampel yang kecil. PCR (Polimerase Chain Reaction) atau reaksi berantai
polimerase adalah suatu metode in vitro yang digunakan untuk mensintesis
sekuens tertentu DNA dengan menggunakan dua primer oligonukleotida yang
menghibridisasi pita yang berlawanan dan mengapit dua target DNA.
Kesederhanaan dan tingginya tingkat kesuksesan amplifikasi sekuens DNA yang
diperoleh menyebabkan teknik ini semakin luas penggunaannya. Konsep asli
teknologi PCR mensyaratkan bahwa bagian tertentu sekuen DNA yang akan
dilipatgandakan harus diketahui terlebih dahulu sebelum proses pelipatgandaan
tersebut dapat dilakukan. Sekuen yang diketahui tersebut penting untuk
menyediakan primer, yaitu suatu sekuens oligonukleotida pendek yang berfungsi
mengawali sintesis rantai DNA dalam reaksi berantai polimerasi.
2.2. Tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR)
Proses PCR terdiri dari tiga tahapan, yaitu denaturasi DNA templat, penempelan
(annealing) primer, dan polimerisasi (extension) rantai DNA. Denaturasi
merupakan proses pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tunggal DNA
yang menjadi cetakan (templat) sebagai tempat penempelan primer dan tempat
kerja DNA polimerase, dengan pemanasan singkat pada suhu 90-95°C selama
beberapa menit.
Penjelasan ringkas tentang setiap siklus reaksi PCR adalah sebagai berikut:
1).Denaturasi.
Selama proses denaturasi, DNA untai ganda akan membuka menjadi dua untai
tunggal. Hal ini disebabkan karena suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan
putusnya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang komplemen.Pada tahap ini,
seluruh reaksi enzim tidak berjalan, misalnya reaksi polimerisasi pada siklus yang
sebelumnya.Denaturasi biasanya dilakukan antara suhu 90oC – 95oC.
2).PenempelanPrimer.
Pada tahap penempelan primer (annealing), primer akan menuju daerah yang
spesifik yang komplemen dengan urutan primer. Pada proses annealing ini, ikatan
hidrogen akan terbentuk antara primer dengan urutan komplemen pada templat.
Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50oC – 60oC. Selanjutnya, DNA
polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan menjadi sangat
kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan reaksi polimerisasi
selanjutnya misalnya pada 72oC.
3). Reaksi Polimerisasi (Extension)
Umumnya, reaksi polimerisasi atau perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu
72oC. Primer yang telah menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi
3‟nya dengan penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA
polimerase.
Jika siklus dilakukan berulang-ulang maka daerah yang dibatasi oleh dua primer
akan di amplifikasi secara eksponensial (disebut amplikon yang berupa untai
ganda), sehingga mencapai jumlah copy yang dapat dirumuskan dengan (2n)x.
Dimana n adalah jumlah siklus dan x adalah jumlah awal molekul DNA. Jadi,
seandainya ada 1 copy DNA sebelum siklus berlangsung, setelah satu siklus, akan
menjadi 2 copy, sesudah 2 siklus akan menjadi 4, sesudah 3 siklus akan menjadi 8
kopi dan seterusnya. Sehingga perubahan ini akan berlangsung secara
eksponensial. PCR dengan menggunakan enzim Taq DNA polimerase pada akhir
dari setiap siklus akan menyebabkan penambahan satu nukleotida A pada ujung 3‟
dari potongan DNA yang dihasilkan. Sehingga nantinya produk PCR ini dapat di
kloning dengan menggunakan vektor yang ditambahkan nukleotida T pada ujungujung 5‟-nya.Proses PCR dilakukan menggunakan suatu alat yang disebut
thermocycler.
Selain ketiga proses tersebut, secara umum PCR didahului dan diakhiri oleh
tahapan berikut:
a). Pradenaturasi
Dilakukan selama 1-9 menit di awal reaksi untuk memastikan kesempurnaan
denaturasi dan mengaktifasi DNA Polymerase (jenis hot-start alias baru aktif
kalau dipanaskan terlebih dahulu).
b). Final Elongasi
Biasanya dilakukan pada suhu optimum enzim (70-72oC) selama 5-15 menit
untuk memastikan bahwa setiap utas tunggal yang tersisa sudah diperpanjang
secara sempurna. Proses ini dilakukan setelah siklus PCR terakhir.
2.3. Gambar Alat dan Bahan yang Dibutuhkan dalam Polymerase Chain
Reaction (PCR)
a. Gambar thermocycler
Alat pengatur suhu reaksi yang biasanya digunakan pada teknik reaksi berantai
polimerase
Reagen khusus yang dibutuhkan dalam pelaksanaan proses PCR secara in vitro
antara lain.
1. Pasangan primer oligonukleotida sintetik mengapit urutan yang akan
diamplifikasi
2. Buffer PCR 5X (250 mM KCl, 50 mM Tris-HCl pH 8,3, 7,5 mM MgCl2)
3. Campuran dari empat dNTP (dGTP, dATP, dTTP, dCTP) masing-masing
sebesar 2,5 mM (ultra murni DNTP set, Pharmacia # 27-2035-01). DNTP
campuran dibuat dengan volume 10 mM larutan dari masing-masing
empat dNTP terpisah yang digabung.
4. Taq DNA Polymerase (AmpliTaqTM, Perkin-Elmer/Cetus)
5. Minyak mineral ringan
6. Akrilamida (grade elektroforesis)
7. N, N‟-Methylenebisacrylamide (grade elektroforesis, Ultra-Pure/BRL, #
5516UB)
8. Amonium persulfat (Ultra-Pure/BRL, # 5523UA)
9. TEMED (N, N, N‟N „Tetramethylethylenediamine, Ultra-Murni / BRL, #
5524UB)
Peralatan khusus yang yang dibutuhkan dalam pelaksanaan PCR antara lain:
1. Mighty-small II SE-250 vertical gel electrophoresis unit (Hoefer)
2. Perkin-Elmer/Cetus Thermal Cycler
3. Sterile Thin-wall 0.5 ml Thermocycler microfuge tubes: (TC-5, Midwest
Scientific)
2.4. Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR)
.Beberapa komponen-komponen PCR antara lain:
1).Enzim DNAPolymerase
Dalam sejarahnya, PCR dilakukan dengan menggunakan Klenow fragment DNA
Polimerase I selama reaksi polimerisasinya. Enzime ini ternyata tidak aktif secara
termal selama proses denaturasi, sehingga peneliti harus menambahkan enzim di
setiap siklusnya. Selain itu, enzim ini hanya bisa dipakai untuk perpanjangan 200
bp dan hasilnya menjadi kurang spesifik.Untuk mengatasi kekurangan tersebut,
dalam perkembangannya kemudian dipakai enzim Taq DNA polymerase yang
memiliki keaktifan pada suhu tinggi. Oleh karenanya, penambahan enzim tidak
perlu dilakukan di setiap siklusnya, dan proses PCR dapat dilakukan dalam satu
mesin
2). Primer
Primer merupakan oligonukleotida pendek rantai tunggal yang mempunyai urutan
synthesizer. komplemen dengan DNA templat yang akan diperbanyak. Panjang
primer berkisar antara 20-30 basa.Untuk merancang urutan primer, perlu diketahui
urutan nukleotida pada awal dan akhir DNA target.Primer oligonukleotida di
sintesis menggunakan suatu alat yang disebut DNA
3). Reagen lainnya
Selain enzim dan primer, terdapat juga komponen lain yang ikut menentukan
keberhasilan reaksi PCR. Komponen tersebut adalah dNTP untuk reaksi
polimerisasi, dan buffer yang mengandung MgCl2. Konsentrasi ion Mg2+dalam
campuran reaksi merupakan hal yang sangat kritis. Konsentrasi ion Mg2+ ini
sangat mempengaruhi proses primer annealing, denaturasi, spesifisitas produk,
aktivitas enzim dan fidelitas reaksi.
2.5. Manfaat Polymerase Chain Reaction (PCR)
Reaction (PCR Polymerase Chain) dapat digunakan untuk:
a. Amplifikasi urutan nukleotida.
b. Menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi.
c. Bidang kedokteran forensik.
d. Melacak asal-usul sesorang dengan membandingkan “finger print”.
Saat ini PCR sudah digunakan secara luas untuk berbagai macam kebutuhan,
diantaranya:
1). Isolasi Gen.
Kita tahu bahwa DNA makhluk hidup memiliki ukuran yang sangat besar, DNA
manusia saja panjangnya sekitar 3 miliar basa, dan di dalamnya mengandung
ribuan gen. Fungsi utama DNA adalah sebagai sandi genetik, yaitu sebagai
panduan sel dalam memproduksi protein, DNA ditranskrip menghasilkan RNA,
RNA kemudian diterjemahkan untuk menghasilkan rantai asam amino alias
protein. Dari sekian panjang DNA genome, bagian yang menyandikan protein
inilah yang disebut gen, sisanya tidak menyandikan protein atau disebut „junk
DNA‟, DNA „sampah‟ yang fungsinya belum diketahui dengan baik.
Para ahli seringkali membutuhkan gen tertentu untuk diisolasi. Sebagai contoh,
dulu kita harus mengekstrak insulin langsung dari pancreas sapi atau babi,
kemudian menjadikannya obat diabetes, proses yang rumit dan tentu saja mahal
serta memiliki efek samping karena insulin dari sapi atau babi tidak benar-benar
sama dengan insulin manusia.
Berkat teknologi rekayasa genetik, kini mereka dapat mengisolasi gen penghasil
insulin dari DNA genome manusia, lalu menyisipkannya ke sel bakteri (dalam hal
ini E. coli) agar bakteri dapat memproduksi insulin. Hasilnya insulin yang sama
persis dengan yang dihasilkan dalam tubuh manusia, dan sekarang insulin tinggal
diekstrak dari bakteri, lebih cepat, mudah, dan tentunya lebih murah ketimbang
cara konvensional yang harus „mengorbankan‟ sapi atau babi.
Untuk mengisolasi gen, diperlukan DNA pencari atau dikenal dengan nama
„probe‟ yang memiliki urutan basa nukleotida sama dengan gen yang kita
inginkan. Probe ini bisa dibuat dengan teknik PCR menggunakan primer yang
sesuai dengan gen tersebut.
2). DNA Sequencing.
Urutan basa suatu DNA dapat ditentukan dengan teknik DNA Sequencing,
metode yang umum digunakan saat ini adalah metode Sanger (chain termination
method) yang sudah dimodifikasi menggunakan dye-dideoxy terminator, dimana
proses awalnya adalah reaksi PCR dengan pereaksi yang agak berbeda, yaitu
hanya menggunakan satu primer (PCR biasa menggunakan 2 primer) dan adanya
tambahan dideoxynucleotide yang dilabel fluorescent. Karena warna fluorescent
untuk setiap basa berbeda, maka urutan basa suatu DNA yang tidak diketahui bisa
ditentukan.
3). Identifikasi Forensik.
Seseorang yang terlibat kejahatan (baik pelaku maupun korban), atau korban
kecelakaan/bencana kadang sulit dilakukan.Jika identifikasi secara fisik sulit atau
tidak mungkin lagi dilakukan, maka pengujian DNA adalah pilihan yang tepat.
DNA dapat diambil dari bagian tubuh manapun, kemudian dilakukan analisa PCR
untuk mengamplifikasi bagian-bagian tertentu DNA yang disebut fingerprints
alias DNA sidik jari, yaitu bagian yang unik bagi setiap orang. Hasilnya
dibandingkan dengan DNA sidik jari keluarganya yang memiliki pertalian darah,
misalnya ibu atau bapak kandung.Jika memiliki kecocokan yang sangat tinggi
maka bisa dipastikan identitas orang yang dimaksud.
Banyak orang yang juga yang memanfaatkan pengujian ini untuk menelusuri
orang tua „sesungguhnya‟ dari seorang anak jika sang orang tua merasa ragu.
4). Diagnosa Penyakit.
Penyakit Influenza A (H1N1) yang sebelumnya disebut flu babi sedang mewabah
saat ini, bahkan satu fase lagi dari fase pandemi. Penyakit berbahaya seperti ini
memerlukan diagnosa yang cepat dan akurat.PCR merupakan teknik yang sering
digunakan. Teknologi saat ini memungkinkan diagnosa dalam hitungan jam
dengan hasil akurat. Disebut akurat karena PCR mengamplifikasi daerah tertentu
DNA yang merupakan ciri khas virus Influenza A (H1N1) yang tidak dimiliki
oleh virus atau makhluk lainnya
BAB 3
KESIMPULAN DAN SARAN
3.1. Kesimpulan
Reaksi Polimerase Berantai atau dikenal sebagai Polymerase Chain Reaction
(PCR), merupakan suatu proses sintesis enzimatik untuk melipatgandakan suatu
sekuens nukleotida tertentu secara in vitro.
PCR merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara
enzimatik tanpa menggunakan organisme.
Tahapan-Tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR), denaturasi DNA templat,
penempelan (annealing) primer, dan polimerisasi (extension) rantai DNA.
Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR), Enzim DNA
Polymerase: enzim Taq DNA polymerase yang memiliki keaktifan pada suhu
tinggi; Primer merupakan oligonukleotida pendek rantai tunggal yang mempunyai
urutan komplemen dengan DNA templat yang akan diperbanyak. Panjang primer
berkisar antara 20-30 basa; Reagen lainnya berupa dNTP untuk reaksi
polimerisasi, dan buffer yang mengandung MgCl2.
Manfaat Polymerase Chain Reaction (pcr), yaitu: amplifikasi urutan nukleotida,
menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi,
bidang kedokteran forensik, melacak asal-usul sesorang dengan membandingkan
DNA “finger print”.
3.2. Saran
Disarankan pengetahuan kita tentang PCR diperdalam mengingat hasil
pemeriksaan PCR dapat membantu untuk menegakkan diagnosa sepanjang
pemeriksaan tersebut dikerjakan dengan cara yang benar dan sesuai dengan
standar internasional.
DAFTAR PUSTAKA
Annas Kurniawan, 2012
PCR (Polimerase Chain Reaction) Universitas
Pendidikan Ganeshan Singaraja Bali
Budi, Siska. 2012.
“PCR ( Polymerase Chain Reaction )” (Online).
Yudha. 2012.
“Polymerase Chain Reaction (PCR)”. (Online).
http://biologi-yudha. blogspot .com /2012/ 06/
polymerase-chain-reaction-pcr.html.
Mahmudin, 2010
Polimerase Chain Reaction (PCR)
Nasir, M 2002
Bioteknologi Molekuler. Citra Aditya Bandung
Zuhriana K Yusuf 2010
Saintek vol 5, N0 6, Tahun 2010 Polimerase Chain
Reaction (PCR)
TERHADAP PERKEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN
KARYA TULIS ILMIAH
Oleh
ELLIWATI HASIBUAN, S.Si, M.Si
NIP. 1962 1017 2000 03 2 001
Pranata Laboratorium Perguruann Tinggi
Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara
2015
JUDUL KARYA TULIS ILMIAH : PERANAN TEKNIK POLYMERASE
CHAIN REACTION (PCR TERHADAP
PERKEMBANGAN ILMU
PENGETAHUAN.
Nama
NIP
: Elliwati Hasibuan, S.Si, M.Si
: 1962 1017 2000 03 2 001
Karya tulis ilmiah ini telah disetujui oleh
Kepala LaboratoriumTerpadu Kultur Sel dan Jaringan
Fakultas Kedokteran
Universitas Sumatera Utara
Medan, 8 Juni 2015
Disetujui,
(Dr. dr.Dina Keumala Sari, MG,SpGK)
NIP. 1973122120003122001
PERNYATAAN
PERANAN TEKNIK POLYMERASE CHAIN REACTION (PCR)
TERHADAP PERKEMBANGAN ILMU PENGETAHUAN
KARYA TULIS ILMIAH
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam karya tulis ilmiah ini tidak
terdapat karya pernah diajukan dan sepanjang pengetahuan saya tidak
terdapat karya atau pendapat orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam
naskah dan disebutkan sumbernya dalam daftar pustaka.
Medan, 8 Juni 2015
Penulis
Elliwati Hasibuan, S.Si, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
ABSTRAK
Polymerase Chain Reaction (PCR) adalah suatu teknik sintesis
amplifikasi DNA secara in vitro. Teknik PCR dapat digunakan untuk
mengamplifikasi segmen DNA dalam jumlah juataan kali hanya dalam beberapa
jam.
Pada proses PCR diperlukan beberapa komponen Utama, yaitu DNA
cetakan, Oligonukleotida primer, Deoksiribonukelotida trifosfat (dNTP), Enzin
DNA Polimerase, dan komponen pendukung lain adalah senyawa buffer. Pada
proses PCR menggunakan alat Termosiklus. Sebuah mesin yang memiliki
kemampuan untuk memanaskan sekaligus mendinginkan tabung reaksi dan
mengatur temperature untuk tiap tahapan reaksi. Ada tiga tahapan penting dalam
proses PCR yang selalu terulang dalam 30-40 siklus dan berlangsung dengan
cepat yaitu denaturasi, anneling dan pemanjangan untaian DNA. Produk PCR
dapat di identifikasi melalui ukurannya dengan menggunakan elektroforesis gel
agarosa.
Kata kunci : polymerase Chain Reaction (PCR)
Medan, 8 Juni 2015
Penulis
Elliwati Hasibuan, S.S.i, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang memberi
limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya
tulis ilmiah yang berjudul : PERANAN TEKNIK POLYMERASE CHAIN
REACTION
(PCR)
TERHADAP
PERKEMBANGAN
ILMU
PENGETAHUAN
Ucapan terimakasih yang tak terhingga
sampaikan kepada Bapak Prof.
dr. Gontar Alamsyah Siregar dan ibu Dr. dr.Dina Keumala Sari, MG,SpGK
selaku Kepala Laboratorium Kultur Sel dan Jaringan/Laboratorium Terpadu FK
USU yang memberi saran dan dorongan sehingga Karya tulis ilmiah ini dapat
diselesaikan.
Penulis menyadari Karya tulis ilmiah ini masih jauh dari sempurna, untuk
itu kritik dan saran sangat penulis harapkan ntuk perbaikan dan penyempurnaan
Karya Tulis Ilmiah ini.
Akhirnya penulis mengucapkan terimakasih atas segala perhatian yang
telah diberikan.
Medan, 6 Juni 2015
Penulis,
Elliwati Hasibuan, S.S.i, M.Si
NIP. 196210172000 03 2001
DAFTAR ISI
Halaman
Abstrak ……………………………………………………………….……......….i
Kata Pengantar…..................................................................................................ii
Daftar Isi………………………………………………………………………....iii
Daftar Gambar …………………………………………..………………….......iv
BAB 1 PENDAHULUAN......................................................................................1
1.1. Latar Belakang.....................................................................................1
1.2. Permasalahan.........................................................................................2
1.2. Tujuan ..................................................................................................3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA..............................................................4
2.1. Pengertian PCR……….........................................................................4
2.2. Tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR) ..........................4
2.3. Alat dan Bahan yang Dibutuhkan dalam Polymerase Chain Reaction
(PCR) .....................................................................................................8
2.4. Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR)………...10
2.5. Manfaat Polymerase Chain Reaction (PCR). ………………….........11
BAB KESIMPULAN DAN SARAN..................................................................14
6.1.Kesimpulan…………..…............……………………………………14
6.2. Saran…………………………………………………………………15
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................16
DAFTAR GAMBAR
Gambar a. Thermocycler ………...……………………………………..……...8
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini berkembang semakin
pesat. Salah satu perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sering
diterapkan adalah bioteknologi. Bioteknologi merupakan pemanfaatan berbagai
prinsip ilmiah dan rekayasa terhadap organisme, sistem, atau proses biologis
untuk menghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan
produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia. Secara umum bioteknologi
dikelompokkan menjadi dua, yaitu bioteknologi tradisional dan bioteknologi
modern. Bioteknologi tradisional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan
mikroba, proses biokimia, dan proses genetik yang terjadi secara alami. Produk
dari bioteknologi tradisional tersebut antara lain: tempe, oncom, yoghurt, dan
keju. Bioteknologi tradisional ini terus mengalami perkembangan hingga
ditemukannya struktur DNA yang diikuti dengan penemuan lainnya.Dengan
ditemukannya struktur DNA dan berkembangnya ilmu pengetahuan tentang DNA,
muncullah istilah bioteknologi modern. Bioteknologi modern merupakan
bioteknologi yang didasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA. Bioteknologi
yang didasarkan pada manipulasi DNA ini dilakukan dengan memodifikasi gen
spesifik dan memindahkannya pada organisme yang berbeda, seperti bakteri,
hewan, dan tumbuhan.
Reaksi berantai polymerase (Polymerase Chain Reaction, PCR) adalah suatu
metode enzimatis untuk amplifikasi DNA dengan cara in vitro. PCR ini pertama
kali dikembangkan pada tahun 1985 oleh Kary B. Mullis.Amplifikas DNA pada
PCR dapat dicapai bila menggunakan primer oligonukleotida yang disebut
amplimers.Primer DNA suatu sekuens oligonukleotida pendek yang berfungsi
mengawali
sintesis
rantai
DNA.
PCR
memungkinkan
dilakukannya
pelipatgandaan suatu fragmen DNA. Umumnya primer yang digunakan pada
PCR terdiri dari 20-30 nukleotida. DNA template (cetakan) yaitu fragmen DNA
yang akan dilipat gandakan dan berasal dari patogen yang terdapat dalam
spesimen klinik. Enzim DNA polimerase merupakan enzim termostabil Taq dari
bakteri termofilik Thermus aquaticus. Deoksiribonukleotida trifosfat (dNTP)
menempel pada ujung 3‟ primer ketika proses pemanjangan dan ion magnesium
menstimulasi aktivasi polimerase.
1.2. Permasalahan
1.
Apa yang dimaksud dengan Polymerase Chain Reaction (PCR)?
2. Apa saja tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR)?
3. Alat dan bahan apa saja yang dibutuhkan dalam Polymerase Chain
Reaction (PCR)?
4. Apakah komponen-komponen yang dibutuhkan dalam proses Polymerase
Chain Reaction (PCR)?
1. 3. Tujuan
Dari rumusan masalah tersebut, maka beberapa tujuan yang ingin dicapai antara
lain:
1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Polymerase Chain Reaction
(PCR).
2. Untuk mengetahui apa saja tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction
(PCR).
3. Untuk mengetahui alat dan bahan apa saja yang dibutuhkan dalam
Polymerase Chain Reaction (PCR).
4. Untuk mengetahui apakah komponen-komponen yang dibutuhkan dalam
proses Polymerase Chain Reaction (PCR).
5. Untuk mengetahui apa saja manfaat dari Polymerase Chain Reaction
(PCR).
1.4. Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari
penulisan ini
untuk dapat
memperoleh
pengetahuan tentang proses Polymerase Chain Reaction (PCR) serta manfaat
dari PCR bagi mahasiswa/peneliti.
.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pengertian PCR
Reaksi Polimerase Berantai atau dikenal sebagai Polymerase Chain Reaction
(PCR), merupakan suatu proses sintesis enzimatik untuk melipatgandakan suatu
sekuens nukleotida tertentu secara in vitro. Metode ini dikembangkan pertama
kali oleh Kary B. Mulis pada tahun 1985. Metode ini sekarang telah banyak
digunakan untuk berbagai macam manipulasi dan analisis genetic.Pada awal
perkembanganya metode ini hanya digunakan untuk melipatgandakan molekul
DNA, tetapi kemudian dikembangkan lebih lanjut sehingga dapat digunakan pula
untuk melipatgandakan dan melakukan kuantitas molekul mRNA.
Dengan menggunakan metode PCR dapat meningkatkan jumlah urutan DNA
ribuan bahkan jutaan kali dari jumlah semula, sekitar 106-107 kali. Setiap urutan
basa nukleotida yang diamplifikasi akan menjadi dua kali jumlahnya. Pada setiap
siklus PCR akan diperoleh 2n kali banyaknya DNA target. Kunci utama
pengembangan PCR adalah menemukan bagaimana cara amplifikasi hanya pada
urutan DNA target dan meminimalkan amplifikasi urutan non-target. Metode PCR
dapat dilakukan dengan menggunakan komponen dalam jumlah yang sangat
sedikit,
misalnya
DNA
cetakan
yang
diperlukan
hanya
sekitar
5µg,
oligonukliotida yang digunakan hanya sekitar 1 mM dan reaksi ini biasa
dilakukan dalam volume 50-100 µl. DNA cetakan yang digunakan juga tidak
perlu dimurnikan terlebih dahulu sehingga metode PCR dapat digunakan untuk
melipat gandakan suatu sekuens DNA dalam genom bakteri.
PCR adalah reaksi polimerase berantai, yaitu reaksi yang melibatkan enzim
polimerase yang dilakukan secara berulang-ulang. Yang diulang-ulang adalah
proses pemisahan untai ganda DNA menjadi untai tunggal, hibridisasi primer
untuk mengawali replikasi DNA dilanjutkan dengan proses penambahan basa
pada cetakan DNA oleh enzim polimerase, untuk melakukan kegiatan ini
dibutuhkan tabung PCR yang bersifat reponsif dengan perubahan suhu dan mesin
thermal cycler, suatu mesin yang mampu menaikkan dan menurunkan suhu
dengan cepat, dan bahan-bahan untuk membuat reaksi PCR.
PCR
merupakan
suatu
teknik
atau
metode
perbanyakan
(replikasi)
DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. Dengan teknik ini, DNA
dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga
memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Teknik ini dirintis
oleh Kary Mullis pada tahun 1983 dan ia memperoleh hadiah Nobel pada tahun
1994 berkat temuannya tersebut. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang
biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan
jumlah sampel yang kecil. PCR (Polimerase Chain Reaction) atau reaksi berantai
polimerase adalah suatu metode in vitro yang digunakan untuk mensintesis
sekuens tertentu DNA dengan menggunakan dua primer oligonukleotida yang
menghibridisasi pita yang berlawanan dan mengapit dua target DNA.
Kesederhanaan dan tingginya tingkat kesuksesan amplifikasi sekuens DNA yang
diperoleh menyebabkan teknik ini semakin luas penggunaannya. Konsep asli
teknologi PCR mensyaratkan bahwa bagian tertentu sekuen DNA yang akan
dilipatgandakan harus diketahui terlebih dahulu sebelum proses pelipatgandaan
tersebut dapat dilakukan. Sekuen yang diketahui tersebut penting untuk
menyediakan primer, yaitu suatu sekuens oligonukleotida pendek yang berfungsi
mengawali sintesis rantai DNA dalam reaksi berantai polimerasi.
2.2. Tahapan-tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR)
Proses PCR terdiri dari tiga tahapan, yaitu denaturasi DNA templat, penempelan
(annealing) primer, dan polimerisasi (extension) rantai DNA. Denaturasi
merupakan proses pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tunggal DNA
yang menjadi cetakan (templat) sebagai tempat penempelan primer dan tempat
kerja DNA polimerase, dengan pemanasan singkat pada suhu 90-95°C selama
beberapa menit.
Penjelasan ringkas tentang setiap siklus reaksi PCR adalah sebagai berikut:
1).Denaturasi.
Selama proses denaturasi, DNA untai ganda akan membuka menjadi dua untai
tunggal. Hal ini disebabkan karena suhu denaturasi yang tinggi menyebabkan
putusnya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang komplemen.Pada tahap ini,
seluruh reaksi enzim tidak berjalan, misalnya reaksi polimerisasi pada siklus yang
sebelumnya.Denaturasi biasanya dilakukan antara suhu 90oC – 95oC.
2).PenempelanPrimer.
Pada tahap penempelan primer (annealing), primer akan menuju daerah yang
spesifik yang komplemen dengan urutan primer. Pada proses annealing ini, ikatan
hidrogen akan terbentuk antara primer dengan urutan komplemen pada templat.
Proses ini biasanya dilakukan pada suhu 50oC – 60oC. Selanjutnya, DNA
polymerase akan berikatan sehingga ikatan hidrogen tersebut akan menjadi sangat
kuat dan tidak akan putus kembali apabila dilakukan reaksi polimerisasi
selanjutnya misalnya pada 72oC.
3). Reaksi Polimerisasi (Extension)
Umumnya, reaksi polimerisasi atau perpanjangan rantai ini, terjadi pada suhu
72oC. Primer yang telah menempel tadi akan mengalami perpanjangan pada sisi
3‟nya dengan penambahan dNTP yang komplemen dengan templat oleh DNA
polimerase.
Jika siklus dilakukan berulang-ulang maka daerah yang dibatasi oleh dua primer
akan di amplifikasi secara eksponensial (disebut amplikon yang berupa untai
ganda), sehingga mencapai jumlah copy yang dapat dirumuskan dengan (2n)x.
Dimana n adalah jumlah siklus dan x adalah jumlah awal molekul DNA. Jadi,
seandainya ada 1 copy DNA sebelum siklus berlangsung, setelah satu siklus, akan
menjadi 2 copy, sesudah 2 siklus akan menjadi 4, sesudah 3 siklus akan menjadi 8
kopi dan seterusnya. Sehingga perubahan ini akan berlangsung secara
eksponensial. PCR dengan menggunakan enzim Taq DNA polimerase pada akhir
dari setiap siklus akan menyebabkan penambahan satu nukleotida A pada ujung 3‟
dari potongan DNA yang dihasilkan. Sehingga nantinya produk PCR ini dapat di
kloning dengan menggunakan vektor yang ditambahkan nukleotida T pada ujungujung 5‟-nya.Proses PCR dilakukan menggunakan suatu alat yang disebut
thermocycler.
Selain ketiga proses tersebut, secara umum PCR didahului dan diakhiri oleh
tahapan berikut:
a). Pradenaturasi
Dilakukan selama 1-9 menit di awal reaksi untuk memastikan kesempurnaan
denaturasi dan mengaktifasi DNA Polymerase (jenis hot-start alias baru aktif
kalau dipanaskan terlebih dahulu).
b). Final Elongasi
Biasanya dilakukan pada suhu optimum enzim (70-72oC) selama 5-15 menit
untuk memastikan bahwa setiap utas tunggal yang tersisa sudah diperpanjang
secara sempurna. Proses ini dilakukan setelah siklus PCR terakhir.
2.3. Gambar Alat dan Bahan yang Dibutuhkan dalam Polymerase Chain
Reaction (PCR)
a. Gambar thermocycler
Alat pengatur suhu reaksi yang biasanya digunakan pada teknik reaksi berantai
polimerase
Reagen khusus yang dibutuhkan dalam pelaksanaan proses PCR secara in vitro
antara lain.
1. Pasangan primer oligonukleotida sintetik mengapit urutan yang akan
diamplifikasi
2. Buffer PCR 5X (250 mM KCl, 50 mM Tris-HCl pH 8,3, 7,5 mM MgCl2)
3. Campuran dari empat dNTP (dGTP, dATP, dTTP, dCTP) masing-masing
sebesar 2,5 mM (ultra murni DNTP set, Pharmacia # 27-2035-01). DNTP
campuran dibuat dengan volume 10 mM larutan dari masing-masing
empat dNTP terpisah yang digabung.
4. Taq DNA Polymerase (AmpliTaqTM, Perkin-Elmer/Cetus)
5. Minyak mineral ringan
6. Akrilamida (grade elektroforesis)
7. N, N‟-Methylenebisacrylamide (grade elektroforesis, Ultra-Pure/BRL, #
5516UB)
8. Amonium persulfat (Ultra-Pure/BRL, # 5523UA)
9. TEMED (N, N, N‟N „Tetramethylethylenediamine, Ultra-Murni / BRL, #
5524UB)
Peralatan khusus yang yang dibutuhkan dalam pelaksanaan PCR antara lain:
1. Mighty-small II SE-250 vertical gel electrophoresis unit (Hoefer)
2. Perkin-Elmer/Cetus Thermal Cycler
3. Sterile Thin-wall 0.5 ml Thermocycler microfuge tubes: (TC-5, Midwest
Scientific)
2.4. Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR)
.Beberapa komponen-komponen PCR antara lain:
1).Enzim DNAPolymerase
Dalam sejarahnya, PCR dilakukan dengan menggunakan Klenow fragment DNA
Polimerase I selama reaksi polimerisasinya. Enzime ini ternyata tidak aktif secara
termal selama proses denaturasi, sehingga peneliti harus menambahkan enzim di
setiap siklusnya. Selain itu, enzim ini hanya bisa dipakai untuk perpanjangan 200
bp dan hasilnya menjadi kurang spesifik.Untuk mengatasi kekurangan tersebut,
dalam perkembangannya kemudian dipakai enzim Taq DNA polymerase yang
memiliki keaktifan pada suhu tinggi. Oleh karenanya, penambahan enzim tidak
perlu dilakukan di setiap siklusnya, dan proses PCR dapat dilakukan dalam satu
mesin
2). Primer
Primer merupakan oligonukleotida pendek rantai tunggal yang mempunyai urutan
synthesizer. komplemen dengan DNA templat yang akan diperbanyak. Panjang
primer berkisar antara 20-30 basa.Untuk merancang urutan primer, perlu diketahui
urutan nukleotida pada awal dan akhir DNA target.Primer oligonukleotida di
sintesis menggunakan suatu alat yang disebut DNA
3). Reagen lainnya
Selain enzim dan primer, terdapat juga komponen lain yang ikut menentukan
keberhasilan reaksi PCR. Komponen tersebut adalah dNTP untuk reaksi
polimerisasi, dan buffer yang mengandung MgCl2. Konsentrasi ion Mg2+dalam
campuran reaksi merupakan hal yang sangat kritis. Konsentrasi ion Mg2+ ini
sangat mempengaruhi proses primer annealing, denaturasi, spesifisitas produk,
aktivitas enzim dan fidelitas reaksi.
2.5. Manfaat Polymerase Chain Reaction (PCR)
Reaction (PCR Polymerase Chain) dapat digunakan untuk:
a. Amplifikasi urutan nukleotida.
b. Menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi.
c. Bidang kedokteran forensik.
d. Melacak asal-usul sesorang dengan membandingkan “finger print”.
Saat ini PCR sudah digunakan secara luas untuk berbagai macam kebutuhan,
diantaranya:
1). Isolasi Gen.
Kita tahu bahwa DNA makhluk hidup memiliki ukuran yang sangat besar, DNA
manusia saja panjangnya sekitar 3 miliar basa, dan di dalamnya mengandung
ribuan gen. Fungsi utama DNA adalah sebagai sandi genetik, yaitu sebagai
panduan sel dalam memproduksi protein, DNA ditranskrip menghasilkan RNA,
RNA kemudian diterjemahkan untuk menghasilkan rantai asam amino alias
protein. Dari sekian panjang DNA genome, bagian yang menyandikan protein
inilah yang disebut gen, sisanya tidak menyandikan protein atau disebut „junk
DNA‟, DNA „sampah‟ yang fungsinya belum diketahui dengan baik.
Para ahli seringkali membutuhkan gen tertentu untuk diisolasi. Sebagai contoh,
dulu kita harus mengekstrak insulin langsung dari pancreas sapi atau babi,
kemudian menjadikannya obat diabetes, proses yang rumit dan tentu saja mahal
serta memiliki efek samping karena insulin dari sapi atau babi tidak benar-benar
sama dengan insulin manusia.
Berkat teknologi rekayasa genetik, kini mereka dapat mengisolasi gen penghasil
insulin dari DNA genome manusia, lalu menyisipkannya ke sel bakteri (dalam hal
ini E. coli) agar bakteri dapat memproduksi insulin. Hasilnya insulin yang sama
persis dengan yang dihasilkan dalam tubuh manusia, dan sekarang insulin tinggal
diekstrak dari bakteri, lebih cepat, mudah, dan tentunya lebih murah ketimbang
cara konvensional yang harus „mengorbankan‟ sapi atau babi.
Untuk mengisolasi gen, diperlukan DNA pencari atau dikenal dengan nama
„probe‟ yang memiliki urutan basa nukleotida sama dengan gen yang kita
inginkan. Probe ini bisa dibuat dengan teknik PCR menggunakan primer yang
sesuai dengan gen tersebut.
2). DNA Sequencing.
Urutan basa suatu DNA dapat ditentukan dengan teknik DNA Sequencing,
metode yang umum digunakan saat ini adalah metode Sanger (chain termination
method) yang sudah dimodifikasi menggunakan dye-dideoxy terminator, dimana
proses awalnya adalah reaksi PCR dengan pereaksi yang agak berbeda, yaitu
hanya menggunakan satu primer (PCR biasa menggunakan 2 primer) dan adanya
tambahan dideoxynucleotide yang dilabel fluorescent. Karena warna fluorescent
untuk setiap basa berbeda, maka urutan basa suatu DNA yang tidak diketahui bisa
ditentukan.
3). Identifikasi Forensik.
Seseorang yang terlibat kejahatan (baik pelaku maupun korban), atau korban
kecelakaan/bencana kadang sulit dilakukan.Jika identifikasi secara fisik sulit atau
tidak mungkin lagi dilakukan, maka pengujian DNA adalah pilihan yang tepat.
DNA dapat diambil dari bagian tubuh manapun, kemudian dilakukan analisa PCR
untuk mengamplifikasi bagian-bagian tertentu DNA yang disebut fingerprints
alias DNA sidik jari, yaitu bagian yang unik bagi setiap orang. Hasilnya
dibandingkan dengan DNA sidik jari keluarganya yang memiliki pertalian darah,
misalnya ibu atau bapak kandung.Jika memiliki kecocokan yang sangat tinggi
maka bisa dipastikan identitas orang yang dimaksud.
Banyak orang yang juga yang memanfaatkan pengujian ini untuk menelusuri
orang tua „sesungguhnya‟ dari seorang anak jika sang orang tua merasa ragu.
4). Diagnosa Penyakit.
Penyakit Influenza A (H1N1) yang sebelumnya disebut flu babi sedang mewabah
saat ini, bahkan satu fase lagi dari fase pandemi. Penyakit berbahaya seperti ini
memerlukan diagnosa yang cepat dan akurat.PCR merupakan teknik yang sering
digunakan. Teknologi saat ini memungkinkan diagnosa dalam hitungan jam
dengan hasil akurat. Disebut akurat karena PCR mengamplifikasi daerah tertentu
DNA yang merupakan ciri khas virus Influenza A (H1N1) yang tidak dimiliki
oleh virus atau makhluk lainnya
BAB 3
KESIMPULAN DAN SARAN
3.1. Kesimpulan
Reaksi Polimerase Berantai atau dikenal sebagai Polymerase Chain Reaction
(PCR), merupakan suatu proses sintesis enzimatik untuk melipatgandakan suatu
sekuens nukleotida tertentu secara in vitro.
PCR merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara
enzimatik tanpa menggunakan organisme.
Tahapan-Tahapan Polymerase Chain Reaction (PCR), denaturasi DNA templat,
penempelan (annealing) primer, dan polimerisasi (extension) rantai DNA.
Komponen-Komponen Polymerase Chain Reaction (PCR), Enzim DNA
Polymerase: enzim Taq DNA polymerase yang memiliki keaktifan pada suhu
tinggi; Primer merupakan oligonukleotida pendek rantai tunggal yang mempunyai
urutan komplemen dengan DNA templat yang akan diperbanyak. Panjang primer
berkisar antara 20-30 basa; Reagen lainnya berupa dNTP untuk reaksi
polimerisasi, dan buffer yang mengandung MgCl2.
Manfaat Polymerase Chain Reaction (pcr), yaitu: amplifikasi urutan nukleotida,
menentukan kondisi urutan nukleotida suatu DNA yang mengalami mutasi,
bidang kedokteran forensik, melacak asal-usul sesorang dengan membandingkan
DNA “finger print”.
3.2. Saran
Disarankan pengetahuan kita tentang PCR diperdalam mengingat hasil
pemeriksaan PCR dapat membantu untuk menegakkan diagnosa sepanjang
pemeriksaan tersebut dikerjakan dengan cara yang benar dan sesuai dengan
standar internasional.
DAFTAR PUSTAKA
Annas Kurniawan, 2012
PCR (Polimerase Chain Reaction) Universitas
Pendidikan Ganeshan Singaraja Bali
Budi, Siska. 2012.
“PCR ( Polymerase Chain Reaction )” (Online).
Yudha. 2012.
“Polymerase Chain Reaction (PCR)”. (Online).
http://biologi-yudha. blogspot .com /2012/ 06/
polymerase-chain-reaction-pcr.html.
Mahmudin, 2010
Polimerase Chain Reaction (PCR)
Nasir, M 2002
Bioteknologi Molekuler. Citra Aditya Bandung
Zuhriana K Yusuf 2010
Saintek vol 5, N0 6, Tahun 2010 Polimerase Chain
Reaction (PCR)