UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
pada tanaman
dan jamur
Pemukaan lapisan flagella Kapsul atau lapisan yang berlendir ketika
mengandung fibril
atau flagelin Ketika terlihat seperti
memiliki kandungan membran
yang tertutup
oleh mikrotubuli
2.5. DNA
Asam nukleat berfungsi menyimpan dan mentransmisikan informasi genetik dalam sel. Sel mempunyai dua jenis molekul asam nukleat yaitu DNA
asam deoksiribonukleat dan RNA asam ribonukleat. DNA menyimpan informasi genetik yang spesifik untuk setiap individu dan spesies tertentu,
yang akan diwariskan ke generasi berikutnya. Ghaffar,2009. DNA adalah polimer dari nukleotida-nukleotida. Nukleotida-
nukleotida dalam DNA dihubungkan satu dengan yang lainnya oleh ikatan fosfodiester, yaitu ikatan yang terjadi antara Carbon katida dari satu
nukleotida terdiri dari sebuah gula pantosa deoksiribosa, satu buah fosfat dan satu basa nitrogen. Basa nitrogen tersebut berikatan dengan karbon
pertama dari gula deoksiribosa, sedangkan fosfat berikatan dengan karbon kelima dari gula yang sama Stryer, 1988.
2.5.1.Struktur DNA
DNA merupakan polimer linier polinukleotida yang tersusun dari subunit atau monomer nukleotida. Komponen penyusun nukleotida terdiri
dari tiga jenis molekul, yaitu gula pentosa deoksiribosa pada DNA atau ribosa pada RNA, basa nitrogen, dan gugus fosfat Gambar 2.1. Basa yang
ditemukan pada nukleotida adalah basa purin adenin = A, guanin = G dan basa pirimidin cytosin = C, tymin = T, urasil = U Gambar 3. Monomer
nukleotida mempunyai gugus hidroksil pada posisi karbon 3’, gugus fosfat pada posisi
karbon 5’ dan basa pada posisi karbon 1’ molekul gula.
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
Nukleotida satu dengan yang lainnya berikatan melalui ikatan fosfodiester antara gugus 5’fosfat dengan gugus 3’hidroksil Ghaffar, 2007.
Gambar.3. Struktur nukleotida
Sumber: Ghaffar, 2009
Struktur molekul DNA merupakan rantai heliks ganda yang memutar ke kanan. Kedua rantai polinukleotida memutar pada sumbu yang
sama dan bergabung satu dengan yang lainnya melalui ikatan hidrogen antara basa-basanya. Basa guanin berpasangan dengan basa cytosin, sedangkan basa
adenin berpasangan dengan basa tymin. Antara basa guanin dan basa cytosin terbentuk tiga ikatan hidrogen, sedang antara basa adenin dan tymin terbentuk
dua ikatan hidrogen. Sehingga dalam molekul DNA jumlah basa G akan selalu sama dengan jumlah basa C, sedangkan jumlah basa A=T. Kemudian
jumlah basa purin A + G akan sama dengan jumlah basa pyrimidin C + T. Kedua untai DNA saling berkomplementasi melalui basa penyusunnya
dengan arah antiparalel berlawanan 5’→ 3’ vs 3’→5’, ujung yang mengandung gugus fosfat bebas disebut ujung 5’ sedangkan pada ujung
lainnya yang mengandung gugus hidroksil bebas disebut ujung 3’. Kedua
untai tersebut saling melilit satu sama lain membentuk struktur heliks ganda. Gugus fosfat dan gula yang tersusun bergantian menjadi tulang punggung
backbone molekul DNA sementara pada bagian dalam terdapat basa yang melekat pada molekul gula.
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
Gambar.4. Struktur DNA
Sumber: Black, 2008
Untai heliks DNA dapat memisah menjadi struktur untai tunggal dengan adanya pemanasan dengan suhu tinggi 90°C, peristiwa ini sering
dikenal dengan denaturasi. Denaturasi DNA bersifat reversible. Proses pembentukan kembali struktur untai ganda dari keadaan terdenaturasi
disebut renaturasi. Proses renaturasi dapat berjalan jika suhu mendekati suhu subdenaturasi mendekati 60°C Yuwono, 2009. Selain itu derajat
keasaman pH yang ekstrim pH 3 atau pH 10 dapat menyebabkan DNA terdenaturasi Fatiyach et al, 2011.
2.5.2.Isolasi DNA
Pada proses analisis atau proses yang berkaitan dengan DNA dibutuhkan proses isolasi dan purifikasi DNA yang mana DNA terbungkus
di dalam sel. Sebuah teknik yang ideal harus mengoptimalkan hasil DNA, meminimalkan degradasi DNA, dan efisiensi dalam biaya, waktu dan tenaga
Cheng Hon et al., 2010 . Prinsip isolasi DNA adalah memisahkan DNA kromosom atau DNA genom dari komponen-komponen sel lain.
Ada tiga langkah utama dalam ekstraksi DNA, yaitu perusakan dinding sel lisis,
pemisahan DNA dari bahan padat seperti selulosa dan protein, serta pemurnian DNA. Sumber DNA bisa dari tanaman, kultur mikroorganise,
atau sel manusia. Membran sel dilisis dengan menambahkan detergen untuk membebaskan isinya, kemudian pada ekstrak sel tersebut ditambahkan
protease yang berfungsi mendegradasi protein dan RNase yang berfungsi
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
untuk mendegradasi RNA, sehingga yang tinggal adalah DNA. Selanjutnya ekstrak tersebut dipanaskan sampai suhu 90°C untuk menginaktifasi enzim
yang mendegradasi DNA DNase. Larutan DNA kemudian di presipitasi dengan etanol dan bisa dilarutkan lagi dengan air Ghaffar, 2007; Ardiana,
2009. Salah satu cara untuk memecahkan sel dan mengisolasi DNA dengan menggunakan larutan EDTA, larutan tersebut mengandung ion pengkelat
Mg2+ dikombinasi dengan enzim pendegradasi membran sel yaitu enzim lisozim. Setelah DNA terlepas dari sel maka selanjutnya dilakukan eliminasi
RNA dengan enzim Rnase. Rapley dan Walker, 2000. RNAse merupakan endoribonuklease yang secara khusus mendegradasi C dan U pada untai
tunggal RNA. RNase memotong rantai fosfodiester antara 5’-ribosa pada
nukleotida dan kelompok fosfat pada 3’- ribosa pirimidin yang saling berdekatan Blackburn Moore, 1982; Raines, 1998. Adanya garam
NaCl dengan konsentrasi tinggi dapat mengendapkan protein karena adanya fenomena salting-out Kurniati, 2009.
Purifikasi DNA bertujuan untuk menghilangkan kontaminan protein selain DNA. Salah satu metode purifikasi DNA hasil ekstraksi
adalah metode ekstraksi fenol-kloroform. Campuran fenol dan kloroform merupakan campuran yang homogen Sambrook dan Russell, 2001.
Cara ini menghilangkan protein dengan penambahan fenol atau campuran fenol: kloroform : isoamil alkohol 50:49:1. Larutan organik ini
mengendapkan protein yang akan menggumpal pada batas antara fase air dan fase organik. Fungsi isoamil alkohol untuk mencegah terjadinya emulsi
Sudjadi, 2008. Metode pengendapan DNA paling banyak dilakukan dengan etanol
yang mengandung natrium klorida pada suhu -20 C. Pada preparasi sampel
DNA, setelah pengendapan dengan etanol, DNA disentrifugasi kemudian dilarutkan kembali dalam buffer TE. DNA plasmid dapat dimurnikan lebih
lanjut dengan sesium klorida. Sedangkan preparasi DNA kromosom, endapan DNA akan berbentuk kabut putih berisi molekul DNA dalam bentuk
benang panjang yang dapat diambil dengan batang pengaduk Sudjadi, 2008.
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
Pada zaman modern ini, telah dilakukan pengembangan dan modifikasi proses ekstraksi DNA, salah satunya menggunakan spin coloumn
yang mengandung silicon dioxide. Prinsip dari metode ini adalah berdasarkan tingginya afinitas muatan negatif dari rantai utama DNA
terhadap partikel silika yang bermuatan positif. DNA dapat terikat dengan
kuat pada silika dibawah kondisi garam chaotropic seperti Guanidine-HCl. Garam ini dapat memecah ikatan hidrogen antara ion oksigen pada DNA
dengan ion hidrogen pada air. DNA yang terabsorpsi oleh silika dapat dipisahkan dari protein dan sel debris dengan pencucian. DNA murni
kemudian dapat dielusi dari silika dengan buffer Tris-EDTA atau Aquabidest Chee Tan dan Chin Yiap, 2009.
Untuk mengukur DNA, dapat dilakukan pengukuran konsentrasi DNA dengan spektrofotometri UV. Kemurnian larutan DNA murni memiliki
rasio A260A280 adalah 1,8. Jika rasio kurang dari 1,8 menunujukkan adanya pengotor protein atau fenol, sedangkan jika rasio lebih dari 1,8
menunjukkan adanya RNA Sudjadi, 2008.
2.5.3.DNA Mitokondria
Mitokondria merupakan organel intraseluler dengan ukuran 0,2 µm sampai 0,5 µm, berbentuk bulat atau berbentuk tongkat. Mitokondria
diselubungi oleh dua membran yaitu membran luar bersifat licin dan berhubungan dengan sitoplasma, sedangkan membran dalam berbentuk
lekukan dan lipatan ke dalam disebut dengan krista. Fungsi mitokondria sebagai tempat respirasi sel, yaitu proses katabolik yang membutuhkan
oksigen dalam produksi adenosin trifosfat ATP. Di dalam mitokondria mengandung DNA dan ribosom yang berfungsi melaksanakan proses sintesis
protein Brensick, 1996. Ukuran DNA mitokondria pada hewan 15 sampai 20 kb dan
mengandung 37 gen Boore, 1999. Penggunaan MtDNA dalam analisis karena memiliki jumlah kopi tinggi menjadikannya mudah diisolasi dan
dipurifikasi untuk keperluan analisis genom Sholihin, 1994.
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
Gambar 5. Struktur DNA Mitokondria
Sumber : Moraes et al, 2002
2.6. PCR