TUGAS MAKALAH BIOKIMIA ASAM NUKLEAT DAN

NURI ANGGRAINI
1

TUGAS MAKALAH BIOKIMIA
ASAM NUKLEAT DAN IMPLEMENTASINYA
Dosen Pembimbing :
Tri Oktaviana S.Kep,M.Kes

Disusun Oleh :
NURI ANGGRAINI
15-02-036

DIII ANALIS KESEHATAN
STIKES ABDI NUSA PALEMBANG

NURI ANGGRAINI
2

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat

dan petunjuknya-NYA, sehingga Penulis dapat menyelesaikan Makalah yang
memuat tentang “ ASAM NUKLEAT DAN IMPLEMENTASINYA " untuk
Memenuhi Tugas Mata Pelajaran BIOKIMIA .
Dalam makalah ini, berisi materi tentang As.Nukleat , dimana Asam nukleat
merupakan biopolimer yang berbobot molekul tinggi yang terdiri atas banyak
molekul nukleotida. Fungsi dari asam nukleat antara lain menyimpan, mereplikasi,
dan mentranskripsi informasi genetika, turut berperan dalam proses metabolisme,
penyimpan energi, dan sebagai koenzim.
Selanjutnya Penulis mengucapkan Terima Kasih kepada semua pihak yang
telah membantu Penulis dalam menyelesaikan Makalah ini. Terima Kasih kepada
dosen Mata kuliah Biokimia yakni Ibu via yang telah membimbing Penulis untuk
membuat makalah ini, serta kepada keluarga dan teman-teman penulis yang juga
telah membantu Penulis dalam mengerjakan dan memberikan informasi tentang
makalah ini.
Apabila dalam Makalah ini dijumpai banyak kekurangan, Penulis memohon
maaf yang sebesar-besarnya. Mengingat Penulis hanyalah manusia biasa yang tak
luput dari kesalahan, dimana segala sesuatu yang diciptakan oleh manusia pasti
memiliki kekurangan. Oleh sebab itu Penulis mengharapkan kritik dan saran yang
bersifat membangun untuk kesempurnaannya makalah ini, dan juga Penulis berharap
semoga Makalah ini dapat bermanfaat bagi masyarakat dan para penggunanya

PENULIS

NURI ANGGRAINI
3

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................2
DAFTAR ISI ..............................................................................................................3
I.

PENDAHULUAN ....................................................................................4
I.1 Latar Belakang.....................................................................................4
I.2 Tujuan .................................................................................................4

II.

PEMBAHASAN .......................................................................................6
II.1Asam Nukleat........................................................................................6
II.2 Jenis-Jenis Asam Nukleat ...................................................................7

II.3Struktur DNA & RNA .........................................................................7
II.4Nukleotida dan Nukleosida ..................................................................9
II.5Sintesis DNA .....................................................................................11
II.6 Kodon (Kode Genetik) ......................................................................15
II.7 Ikatan Fosfodiester.............................................................................16
II.8Sekuens Asam Nukleat.......................................................................17
II.9Double helix........................................................................................18
Implementasi Asam Nukleat Dalam Kehidupan ..............................19

III.

PENUTUP................................................................................................32
III.1

Kesimpulan ................................................................................

........32
DAFTAR PUSTAKA ...............................................................................................33

NURI ANGGRAINI

4

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Berawal tahun 1868 Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang
mengawali pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, di
laboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau memilih sel yang terdapat pada nanah
bekas pembalut luka, kemudian sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer dan
dengan cara ini diperoleh inti sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Dengan
menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan
cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak
larut dalam asam. kemudian zat ini dinamakan ”nuclein” sekarang dikenal dengan
nama nukleoprotein. Selanjutnya dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan salah
satu senyawa pembentuk sel dan jaringan normal.
Asam nukleat dibagi menjadi dua jenis, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid)
atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribinucleic acid) atau asam ribonukleat.
Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan mempunyai peranan yang sangat penting
dalam biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya
terikat oleh protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat

pada histon. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut
nukleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi
yang menjadi monomer bukan asam amino, melainkan nukleotida. Oleh karena itu
untuk mempelajari asam nukleat, perlu dipelajari terlebih dahulu tentang nukleotida.
1.2. Tujuan
 Untuk mengetahui tentang asam nukleat
 Untuk mengetahui tentang nukleotida beserta fungsinya
 Untuk mengetahui tentang sintesi DNA dan RNA
 Untuk mengetahui tentang Transkripsi dan Translasi
 Untuk mengetahui implementasi asam nukleat dalam kehidupan

NURI ANGGRAINI
5

 Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Ikatan fosfodiester
 Untuk mengetahui bagaimana Struktur tangga berpilin (double helix) DNA
dan Modifikasi struktur molekul RNA

NURI ANGGRAINI
6

BAB II
PEMBAHASAN
2.1. Asam Nukleat
Asam nukleat adalah biopolimer yang berbobot molekul tinggi yang terdiri
atas banyak molekul nukleotida. Asam nukleat terdapat pada semua sel hidup
danbertugas

untuk

menyimpan

dan

mentransfer

genetik,

kemudian

menerjemahkaninformasi ini secara tepat untuk mensintesis protein yang khas bagi
masing-masingsel.

Asam

nukleat,

jika

unit-unit

pembangunnya

deoksiribonukleotida , disebut asamdeoksiribonukleotida (DNA) dan jika terdiri dari
unit-unit ribonukleotida disebut asam ribonukleotida (RNA). Asam nukleat juga
merupakan senyawa majemuk yang dibuat dari banyaknukleotida. Bila nukleotida
mengandung ribosa, maka asam nukleat yang terjadi adalah RNA (Ribonucleic acid
= asam ribonukleat) yang berguna dalam sintesisprotein. Bila nukleotida
mengandung

deoksiribosa,

maka

asam

nukleat

yang

terjadiadalah

DNA

(Deoxyribonucleic acid = asam deoksiribonukleat) yang merupakanbahan utama
pembentukan inti sel. Dalam asam nukleat terdapat 4 basa nitrogen yangberbeda
yaitu 2 purin dan 2 primidin. Baik dalam RNA maupun DNA purin selaluadenine
dan guanine. Dalam RNA pirimidin selalu sitosin dan urasil, sedangkan dalam DNA
pirimidin selalu sitosin dan timin.
Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai nukleoprotein, yaitu

gabungan antara asam nukleat dengan protein. Untuk memperoleh asam nukleat dari
jaringan-jaringan tersebut, dapat dilakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih
dahulu menggunakan larutan garam IM. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat
diuraikan atau dipecah menjadi protein-protein dan asam nukleat dengan menambah
asam-asam lemah atau alkali secara hati-hati, atau dengan menambah NaCl hingga
jenuh akan mengendapkan protein.
Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein ialah menggunakan
enzim pemecah protein, misal tripsin. Ekstraksi terhadap jaringan-jaringan dengan

NURI ANGGRAINI
7

asam triklorasetat, dapat pula memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam
campuran dengan asam nukleat itu dapat pula menyebabkan terjadinya denaturasi
asam nukleat itu sendiri. Oleh karena asam nukleat itu mengandung pentosa, maka
bila dipanasi dengan asam sulfat akan terbentuk furfural. Furfural ini akan
memberikan warna merah dengan anilina asetat atau warna kuning dengan pbromfenilhidrazina. Apabila dipanasi dengan difenilamina dalam suasana asam,
DNA akan memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk ribosa
dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan identifikasi asam nukleat.
Fungsi asam nukleat antara lain:

-

Menyimpan, mereplikasi dan mentranskripsi informasi genetika

-

Turut dalam metabolisme

-

Penyimpan energi

-

Sebagai ko-enzim

2.2. Jenis-jenis Asam Nukleat
Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu (1) DNA (deoxyribonucleic acid )
atau asam deoksiribonukleat dan (2) RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat.
Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan

bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan
antara protein dan asam nukleat disebut nukleoprotein. Molekul asam nukleat
merupakan polimer sepertiprotein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. Salah
satu contoh nukleotida asam nukleat bebas adalah ATP yang berfungsi sebagai
pembawa energi.
2.3. Struktur DNA dan RNA
Struktur DNA
Asam

ini

adalah

polimer

yang

terdiri

atas

molekul-molekul

deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk rantai
polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan
antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan
perantaraan gugus fosfat.

NURI ANGGRAINI
8

Secara kimia, DNA mengandung karakteristik/ sifat sebagai berikut:
1. Memiliki gugus gula deoksiribosa
2. Basa nitrogennya guanin (G), sitosin (C), timin (T) dan adenin (A)
3. Memiliki rantai heliks ganda anti paralel
4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasangan
spesifik satu dengan lain. Guanin selalu berpasangan dengan sitosin (G - C),
dan adenin berpasangan dengan timin (A – T), sehingga jumlah guanin selalu
sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.
Struktur RNA
Selain DNA, pada umunya sel-sel organisme prokariotik dan eukariotik
mengandung asam nukleat lain yang penting yaitu RNA. RNA merupakan polimer
nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas satu gula ribosa, satu gugus
fosfat dan satu basa nitrogen.
Perbedaan antara RNA dengan DNA yaitu :
a) RNA umunya tersusun dari pita nukleotida tunggal sedangkan DNA
merupakan pita nukleotida ganda.
b) RNA mengandung tipe molekul gulayang berbeda yaitu ribosa sebagai
pengganti molekul gula deoksiribosa pada DNA.
c) Seperti pada DNA, RNA juga mengandung 4 basa nitrogen, tetapi basa Timin
(T) diganti dengan basa Urasil (U).
d) Molekul DNA berbentuk rantai rangkap (double helix), sedangkan RNA
berbentuk rantai tunggal. Ukuran molekul DNA lebih besar daripada RNA.
e) Fungsi DNA berkaitan dengan penurunan sifat dan sintesis protein,
sedangkan RNA berkaitan dengan sintesis protein.
f) Kadar DNA tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein sedangkan RNA
dipengaruhi oleh aktifitas sintesis protein.
g) DNA terdapat pada inti sel, sedangkan RNA terdapat pada inti sel dan
sitoplasma.

NURI ANGGRAINI
9

Didalam sel terdapat 3 macam RNA sesuai dengan tempat dan fungsinya
yaitu RNA duta (RNA massanger), RNAr (RNA ribosom), dan RNAt (RNA transfer)
atau RNAp (RNA pembawa). Pembentukan RNAm oleh DNA hanya pada saat
diperlukan, jadi tidak dicetak terus menerus. Sedangkan macam RNAm yang
dicetak/dibentuk tergantung pada macam protein yang akan disintesis di sitoplasma.
Dua jenis RNA yang lain (RNAr dan RNAt) berada di sitoplasma dan juga
ditranskripsi dari DNA. RNAt berbentuk daun semanggi, mengikat satu jenis asam
amino khusus, memiliki satu triplet basa yang disebut antikodon yang komplemen
dengan kodon tertentu dalam RNAm. RNA yang ketiga yaitu RNAr (RNA
Ribosomal) yaitu RNA yang terdapat di ribosom. Ketiga jenis RNA tersebut
berperan penting pada proses sintesis protein.
2.4. Nukleotida dan Nukleosida
Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat.
Molekul nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atau ribose ) yang mengikat
suatu basa (purin atau pirimidin). Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis
sempurna akan dihasilkan protein, asam fosfat, pentosa dan basa purin atau
pirimidin.
Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA
adalah ribosa. Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah
adenin,guanin, sitosin, dan timin. Dari RNA akan diperoleh adenin, guanin, sitosin,
dan urasil.
Urasil terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk keto atau laktam dan bentuk
enol atau laktim. Pada pH cairan tubuh, terutama urasil terdapat dalam bentuk keto.
Nukleosida terbentuk dari basa purin atau pirimidin dengan ribosa atau deoksiribosa.
Basa purin atau pirimidin terikat pada pentosa oleh ikatan glikosidik, yaitu pada atom
karbon nomor satu. Guanosin adalah suatu nukleosida yang terbentuk dari guanin
dengan ribosa. Pada pengikatan glikosidik ini sebuah molekul air yang dihasilkan
terjadi dari atom hidrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan gugus OH pada

NURI ANGGRAINI
10

atomC-1 dari pentosa. Untuk basa pirimidin,gugus OH pada atom C-1 berikatan
dengan atom H pada atom N-1.
Pada umumnya nukleosida diberi nama sesuai dengan nama basa purin atau
basa pirimidin yang membentuknya. Beberapa nukleosida berikut ialah yang
membentuk dari basa purin atau dari basa pirimidin dengan ribosa :
-

Adenin nukleosida (adenosin)

-

Guanin nukleosida (guanosin)

-

Urasil nukleosida (uridin)

-

Timin nukleosida (timidin)

-

Sitosin nukleosida (sitidin)

Apabila pentosa yang diikat adalah deoksiribosa, maka nama nukleosida
diberi tambahan deoksi di depannya. Sebagai contoh deoksiadenosin, deoksititidin,
dan sebagainya. Di samping lima jenis basa purin atau basa pirimidin yang biasa
terdapat pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin dan pirimidin lain yang
membentuk nukleosida. Hipoksantin dengan ribosa akan membentuk hipoksantin
nukleosida atau inosin. DNA pada bakteri ternyata mngandung hidroksimetilsitosin.
Demikian pula tRNA mengandung derivat metil basa purin atau pirimidin, misalnya
6-N-dimetiladenin atau 2-N-dimetilguanin.
Dalam alam terutama nukleosida terdapat dalam bentuk ester fosfat yang
disebut nukleotida. Nukleotida terdapat sebagai molekul bebas atau berikatan dengan
sesama nukleotida membentuk asam nukleat. Dalam molekul nukleotida gugus fosfat
terikat oleh pentosa pada atom C-5.
Beberapa nukleotida lain ialah sebagai berikut :
-

Adenin nukleotida/ adenosinmonofosfat (AMP)

-

Guanin nukleotida/ guanosinmonofosfat (GMP)

-

Hipoksantin nukleotida/ inosinmonofosfat (IMP)

-

Urasil nukleotida/ uridinmonofosfat (UMP)

-

Sitidin nukleotida/ sitidinmonofosfat (SMP)

-

Timin nukleotida/ timidinmonofosfat (TMP)

NURI ANGGRAINI
11

Ada beberapa nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari satu,
misalnya adenosintrifosfat dan uridintrifosfat. Kedua nukleotida ini mempunyai
peranan penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.
2.5. Sintesis DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis DNA. Saat suatu sel membelah secara
mitosis, tiap-tiap sel hasil pembelahan mengandung DNA penuh dan identik seperti
induknya. Dengan demikian, DNA harus secara cepat direplikasi (diperbanyak atau
dicetak ulang) sebelum proses pembelahan dimulai.
Hipotesis mengenai replikasi DNA dikemukakan setelah muncul model DNA
heliks ganda. Replikasi DNA dapat terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida
baru dari rantai nukleotida lama.
Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru
yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan. Kemungkinan terjadinya
replikasi dapat melalui tiga model, yaitu konservatif, semikonservatif, dan dispersif.

(a) Model 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

NURI ANGGRAINI
12

mengandung satu rantai cetakan molekul DNA lama dan satu rantai baru hasil
sintesis.
(b) Model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah,
berfungsi sebagai cetakan untuk dua rantaiDNA baru. Replikasi ini
mempertahankan molekul dari DNA lama dan membuat molekul DNA baru.
(c) Model dispertif, 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.
Dari ketiga model tersebut, model semi konservatif merupakan model yang
tepat untuk proses replikasi DNA. Model replikasi DNA ini telah dibuktikan oleh
Maselon dan Stahl. Replikasi DNA semi konservatif berlaku bagi organisme
prokariot maupun eukariot.
Tahapan replikasi DNA secara umum tidak banyak berbeda antara organisme
prokariot dan eukariot. Perbedaannya ada pada jenis dan jumlah enzim yang terlibat,
serta kecepatan dan kompleksitas replikasi DNA. Pada organisme eukariot, peristiwa
replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dan siklus
pembelahan sel. Proses sintesis DNA ada dua tahap, yaitu transkripsi dan translasi.
1. Transkripsi
Transkripsi merupakan sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, yaitu rantai
cetakan atau sense, sedangkan rantai komplemennya disebut rantai antisense.
Rentangan DNA yang ditranskripsi menjadi molekul RNA disebut unit transkripsi.
Informasi dari DNA untuk sintesis protein dibawa oleh mRNA. RNA dihasilkan dari
aktifitas enzim RNA polimerase. Enzim polimerasi membuka pilinan kedua rantai
DNA hingga terpisah dan merangkaikan nukleotida RNA. Enzim RNA polimerase
merangkai nukleotida-nukleotida RNA dari arah 5’ - 3’, saat terjadi perpasangan
basa di sepanjang cetakan DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang cetakan
DNA. Urutan nukleotida spesifik di sepanjang DNA menandai dimana transkripsi
suatu gen dimulai dan diakhiri.

NURI ANGGRAINI
13

Transkripsi terdiri

dari 3 tahap yaitu: inisiasi (permulaan),

elongasi

(pemanjangan), terminasi (pengakhiran) rantai mRNA. Transkripsi mensintesis baik
RNAd, RNAt, maupun RNAr. Namun hanya basa nitrogen yang terdapat pada
RNAd saja yang nantinya diterjemahkan menjadi asam amino (protein).
Inisiasi
Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi
disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai,
juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai
cetakan.
Elongasi
Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka pilinan heliks ganda
DNA, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.
Terminasi
Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA
yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA
yang berfungsi sebagai sinyal terminasi yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik,
transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir sinyal terminasi; yaitu, polimerase
mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel
eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di
dalam mRNA. Pada titik yang lebih jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA
ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.
2. Transalasi
Translasi adalah proses penerjemah urutan nukleotida yang ada pada molekul
mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau
protein. Hanya molekul mRNA yang ditranslasi, sedangkan rRNA dan tRNA tidak
ditranslasi. Molekul mRNA merupakan transkrip (salinan) urutan DNA yang
menyusun suatu gen dalam bentuk ORF (open reading frame, kerangka baca
terbuka). Molekul rRNA adalah salah satu molekul penyusun ribosom, yakni organel

NURI ANGGRAINI
14

tempat berlangsungnya sintesis protein, tRNA adalah pembawa asam-asam amino
yang akan disambungkan menjadi rantai polipeptida.
Dalam proses translasi, rangkaian nukleotida pada mRNA akan dibaca tiap tiga
nukleotida sebagai satu kodon untuk satu asam amino, dan pembacaan dimulai dari
urutan kodon metionin (ATG pada DNA atau AUG pada RNA). Translasi juga
melalui tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi.
Inisiasi Translasi
 RNAt memuat asam amino pertama dari polipeptida dan dua sub unit
ribosom.
 Subunit ribosom kecil mengikat diri pada RNAd dan RNAt inisiator
 Subunit ribosom kecil melekat pada tempat tertentu di ujung 5’ dari RNAd
 Didekat tempat pelekatan ribosom subunit kecil terdapat kodon inisiasi AUG,
yang memberikan sinyal dimulainya proses translasi.
 RNAt inisiator yang membawa asam amino metionin melekat pada kodon
AUG.
Elongasi Translasi
 Asam amino-asam amino berikutnya ditambahkan satu per satu pada asam
amino pertama (metionin)
 Kodon RNAd pada ribosom membentuk ikatan hidrogen pada antikodon
molekul RNAt yang komplemen dengannya.
 Molekul RNAr dari subunit ribosom besar mengkatalis pembentukan ikatan
peptida yang memanjang ke asam amino yang baru tiba. Pada tahap ini,
polipeptida memisahkan diri dari RNAt tempat perlekatannya semula.
 Saat RNAd berpindah tempat, antikodonnya tetap berikatan dengan kodon
RNAt.
 RNAd bergerak bersama-sama dengan

antikodon ini dan bergeser pada

kodon berikutnya yang akan ditranslasi.sementara itu, RNAt sekarang tanpa
asam amino karena telah diikatkan pada polipeptida yang sedang memanjang.
 RNAt keluar dari ribosom.

NURI ANGGRAINI
15

 Siklus elongasi terus berlangsung hingga rantai polipeptidanya lengkap
Terminasi Translasi
 Elogansi berlanjut hingga ribosom mencapai kodon stop.
 Triplet basa kodon stop adalah UAA, UAG, atau UGA.
 Kodon stop tidak mengkode suatu asam amino melainkan bertindak sebagai
sinyal unttuk menghentikan translasi.
2.6 Kodon (Kode Genetik)
Kodon (kode genetik) adalah urutan nukleotida yang terdiri atas 3 nukleotida
yang berurutan sehingga sering disebut sebagai triplet kodon, yang menyandi suatu
kodon asam amino tertentu, misalnya urutan ATG (AUG pada mRNA) mengkode
asam amino metionin. Kodon inisiasi translasi merupakan kodon untuk asam amino
metionin yang mengawali struktur suatu polipeptida (protein). Pada prokariot, asam
amino awal tidak berupa metionin tetapi formil metionin (fMet). Ada beberapa
aspek yang perlu diketahui mengenai kode genetik, yaitu:
 Kode genetik bersifat tidak saling tumpang-tindih (non- overlapping kecuali
pada kasus tertentu, misalnya pada bakteriofag
 Tidak ada sela (gap) di antara kodon satu dengan kodon yang lain.
 Tidak ada koma di antara kodon.
 Kodon bersifat degenerotea, buktinya ada beberapa asam amino yang
mempunyai lebih dari satu kodon.
 Secara umum, kodon bersifat hampir universal karena pada beberapa organel
jasad tinggi ada beberapa kodon yang berbeda dari kodon yang digunakan
pada sitoplasma.
 Dalam proses translasi, setiap kodon berpasangan dengan antikodon yang
sesuai yang terdapat pada molekul tRNA.
 Sebagai contoh, kodon metionin (AUG) mempunyai komplemennya dalam
bentuk antikodon UAC yang terdapat pada tRNA

NURI ANGGRAINI
16

 Pada waktu tRNA yang membawa asam amino diikat ke dalam sisi A pada
ribosom, maka bagian antikodonnya berpasangan dengan kodon yang sesuai
yang ada pada sisi A tersebut.
 Oleh karena itu, suatu kodon akan menentukan asam amino yang
disambungkan kedalam polipeptida yang sedang disintesis di dalam ribosom.

2.7. Ikatan fosfodiester
Selain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N,
pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang
menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus
hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan
ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester
(Gambar 2.2).

Oleh karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotida
dengan gula pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus menghubungkan
kedua nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian, akan terbentuk suatu
rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya satu sama lain dihubungkan
oleh ikatan fosfodiester. Kecuali yang berbentuk sirkuler, seperti halnya pada
kromosom dan plasmid bakteri, rantai polinukleotida memiliki dua ujung. Salah satu
ujungnya berupa gugus fosfat yang terikat pada posisi 5’ gula pentosa. Oleh karena
itu, ujung ini dinamakan ujung P atau ujung 5’. Ujung yang lainnya berupa gugus

NURI ANGGRAINI
17

hidroksil yang terikat pada posisi 3’ gula pentosa sehingga ujung ini dinamakan
ujung OH atau ujung 3’. Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai
polinukleotida linier mempunyai arah tertentu. Pada pH netral adanya gugus fosfat
akan menyebabkan asam nukleat bermuatan negatif. Inilah alasan pemberian nama
’asam’ kepada molekul polinukleotida meskipun di dalamnya juga terdapat banyak
basa N. Kenyataannya, asam nukleat memang merupakan anion asam kuat atau
merupakan polimer yang sangat bermuatan negatif.
2.8 Sekuens asam nukleat
Telah dikatakan di atas bahwa urutan basa N akan menentukan spesifisitas
suatu molekul asam nukleat sehingga biasanya kita menggambarkan suatu molekul
asam nukleat cukup dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja. Selanjutnya,
dalam penulisan sekuens asam nukleat ada kebiasaan untuk menempatkan ujung 5’
di sebelah kiri atau ujung 3’ di sebelah kanan. Sebagai contoh, suatu sekuens DNA
dapat dituliskan 5’-ATGACCTGAAAC-3’ atau suatu sekuens RNA dituliskan 5’GGUCUGAAUG-3’. Jadi, spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh
sekuens basanya, juga harus dilihat dari arah pembacaannya. Dua asam nukleat yang
memiliki sekuens sama tidak berarti keduanya sama jika pembacaan sekuens tersebut
dilakukan dari arah yang berlawanan (yang satu 5’→ 3’, sedangkan yang lain 3’→
5’).
2.9 Struktur tangga berpilin (double helix) DNA dan Modifikasi struktur
molekul RNA
Dua orang ilmuwan, J.D.Watson dan F.H.C.Crick, mengajukan model
struktur molekul DNA yang hingga kini sangat diyakini kebenarannya dan dijadikan
dasar dalam berbagai teknik yang berkaitan dengan manipulasi DNA. Model tersebut
dikenal sebagai tangga berplilin (double helix). Secara alami DNA pada umumnya
mempunyai struktur molekul tangga berpilin ini.
Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua
rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah pilinan ke
kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah luar sumbu
pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan dengan susunan

NURI ANGGRAINI
18

yang sangat khas sebagai pasangan - pasangan basa antara kedua rantai. Dalam hal
ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan dengan basa T pada rantai lainnya,
sedangkan basa G berpasangan dengan basa C. Pasangan-pasangan basa ini
dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah (nonkovalen). Basa A dan T
dihubungkan oleh ikatan hydrogen rangkap dua, sedangkan basa G dan C
dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya ikatan hidrogen tersebut
menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling
komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada salah satu rantai diketahui, maka
sekuens pada rantai yang lainnya dapat ditentukan. 19 Oleh karena basa bisiklik
selalu berpasangan dengan basa monosiklik, maka jarak antara kedua rantai
polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan selalu tetap. Dengan perkataan lain,
kedua rantai tersebut sejajar. Akan tetapi, jika rantai yang satu dibaca dari arah 5’ ke
3’, maka rantai pasangannya dibaca dari arah 3’ ke 5’. Jadi, kedua rantai tersebut
sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel).

Jarak antara dua pasangan basa yang berurutan adalah 0,34 nm. Sementara
itu, di dalam setiap putaran spiral terdapat 10 pasangan basa sehingga jarak antara
dua basa yang tegak lurus di dalam masing-masing rantai menjadi 3,4 nm. Namun,
kondisi semacam ini hanya dijumpai apabila DNA berada dalam medium larutan
fisiologis dengan kadar garam rendah seperti halnya yang terdapat di dalam

NURI ANGGRAINI
19

protoplasma sel hidup. DNA semacam ini dikatakan berada dalam bentuk B atau
bentuk yang sesuai dengan model asli Watson-Crick. Bentuk yang lain, misalnya
bentuk A, akan dijumpai jika DNA berada dalam medium dengan kadar garam
tinggi. Pada bentuk A terdapat 11 pasangan basa dalam setiap putaran spiral. Selain
itu, ada pula bentuk Z, yaitu bentuk molekul DNA yang mempunyai arah pilinan
spiral ke kiri. Bermacam-macam bentuk DNA ini sifatnya fleksibel, artinya dapat
berubah dari yang satu ke yang lain bergantung kepada kondisi lingkungannya.
Tidak seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai tunggal
sehingga tidak memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi struktur juga
terjadi akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai tunggal itu sendiri
(intramolekuler). Dengan adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal
tiga macam RNA, yaitu RNA duta atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah
atau transfer RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan
sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai
struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA tersebut
berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing.

2.10. Implementasi Asam Nukleat dalam Kehidupan
Penerapan Rekayasa Genetika Dalam Kehidupan Manusia
Teknologi DNA rekombinan atau rekayasa genetika telah melahirkan
revolusi baru dalam berbagai bidang kehidupan manusia, yang dikenal sebagai
revolusi gen. Penerapan rekayasa genetika dalam kehidupan manusia menghasilkan
berbagai produk yang dapat meningkatkan kesejahteraan umat manusia sesuai
dengan kebutuhannya. Produk teknologi tersebut berupa organisme transgenik atau
organisme hasil modifikasi genetik (OHMG), yang dalam bahasa Inggris disebut
dengan Genetically Modified Organism (GMO). Namun, sering kali pula aplikasi
teknologi DNA rekombinan bukan berupa pemanfaatan langsung organisme
transgeniknya, melainkan produk yang dihasilkan oleh organisme transgenik.

NURI ANGGRAINI
20

Dewasa ini cukup banyak organisme transgenik atau pun produknya yang
dikenal oleh kalangan masyarakat luas. Beberapa di antaranya bahkan telah
digunakan untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari. Berikut ini akan
dikemukakan beberapa contoh pemanfaatan organisme transgenik dan produk yang
dihasilkannya dalam berbagai bidang kehidupan manusia.
1 Bidang Pertanian dan Peternakan
Teknik bioteknologi tanaman di bidang pertanian telah dimanfaatkan
terutama untuk memberikan karakter atau sifat baru pada berbagai jenis tanaman.
Teknologi rekayasa genetika tanaman memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang
berasal dari organisme lain untuk perbaikan sifat tanaman. Beberapa contoh aplikasi
rekayasa genetika di bidang pertanian adalah mengembangkan tanaman transgenik
yang memiliki sifat: 1) toleran terhadap zat kimia tertentu (tahan herbisida); 2) tahan
terhadap hama dan penyakit tertentu; 3) mempunyai sifat-sifat khusus (misalnya
tomat yang matangnya lama, padi yang memproduksi beta-karoten dan vitamin A,
kedelai dengan lemak tak jenuh rendah, kentang dan pisang yang berkhasiat obat,
dll.); 4) dapat mengambil nitrogen sendiri dari udara (gen dari bakteri pemfiksasi
nitrogen disisipkan ke tanaman sehingga tanaman dapat memfiksasi nitrogen udara
sendiri); dan 5) dapat menyesuaikan diri terhadap lingkungan buruk (kekeringan,
cuaca dingin, dan tanah dengan kandungan garam tinggi)
Teknologi pemindahan gen atau transformasi gen untuk mendapatkan
tanaman transgenik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu langsung dan tidak langsung.
Contoh transfer gen secara langsung adalah perlakuan pada protoplas tanaman
dengan eletroporasi atau dengan polyethyleneglycol (PEG), penembakan eksplan gen
dengan gene gun atau di vortex dengan karbit silikon. Teknik pemindahan gen secara
tak langsung dilakukan dengan bantuan bakteri Agrobacterium tumefaciens.

1-

Metode elektroporasi.
Metode transfer DNA yang umum digunakan pada tanaman monokotil adalah

elektroporasi dari protoplas, perlakuan polythyleneglycol (PEG) pada protoplas dan

NURI ANGGRAINI
21

kombinasi antara dua perlakuan tersebut diatas. PEG memudahkan presipitasi DNA
dan membuat kontak lebih baik dengan protoplas, juga melindungi DNA plasmid
mengalami degradasi dari enzim nuklease. Sedangkan elektroporasi dengan
perlakukan listrik voltase tinggi meyebabkan permeabilitasi tinggi untuk sementara
pada membran sel dengan membentuk pori-pori sehingga DNA mudah penetrasi
kedalam protoplas. Integritas membran kembali membaik seperti semula dalam
beberapa detik sampai semenit setelah perlakuan listrik. Jagung dan padi telah
berhasil dengan sukses ditransformasi melalui elektorporasi dengan efisien antatar
0,1 – 1 %. Salah satu kelemahan penggunaan protoplas sebagai eksplan untuk
transformasi adalah sulitnya regenerasi dari protoplas, dan variasi somaklonal akibat
panjang periode kultur

2-

Karbid silikon (silicon carbide)
Metode transfer gen lain yang kurang umum digunakan dalam transformasi

tanaman tetapi telah dilaporkan berhasil mentransformasi jagung, dan turfgrass
adalah penggunaan karbid silikon (silicon carbide). Suspensi sel tanaman yang akan
ditransformasi dicampur dengan serat silicon carbide dan DNA plasmid dari gen
yang diinginkan dimasukkan kedalam tabung Eppendorf, kemudian dilakukan
pencampuran dan pemutaran dengan vortex. Serat karbid berfungsi sebagai jarum
injeksi mikro (micro injection ) untuk memudahkan transfer DNA kedalam sel
tanaman. Metode ini telah digunakan dan menghasilkan tanaman jagung transgenik
yang fertil.

3-

Penembakan partikel (Particle bombardment)
Teknik paling modern dalam transformasi tanaman adalah penggunaan

metoda gene gun atau particle bombardment. Metode transfer gen ini dioperasikan
secara fisik dengan menembakkan partikel DNA-coated langsung ke sel atau
jaringan tanaman. Dengan cara partikel dan DNA yang ditambahkan menembus

NURI ANGGRAINI
22

dinding sel dan membran, kemudian DNA melarut dan tersebar dalam secara
independen. Telah didemonstrasikan bahwa teknik ini efektif untuk metransfer gen
pada bermacam–macam eksplan. Penggunaan senjata genmemberikan hasil yang
bersih dan aman, meskipun ada kemungkinan terjadi kerusakan sel selama proses
penembakan berlangsung. Penggunaan particle bombardment membuka peluang dan
kemungkinan lebih muda dalam memproduksi tanaman transgenik dari berbagai
spesies yang sebelumnya sukar ditransformasi dengan Agrobacterium, khususnya
tanaman monokotil seperti padi, jagung, dan turfgrass.
4-

Metode transformasi yang dilakukan atau diperantara oleh Agrobacterium

tumefaciens.
Dari banyak teknik transfer gen yang berkembang, teknik melalui media
vektorAgrobacterium tumefaciens paling sering digunakan untuk melakukan
transformasi tanaman, terutama tanaman kelompok dikotil. Bakteri ini mampu
mentransfer gen kedalam genom tanaman melalui eksplan baik yang berupa
potongan daun (leaf disc) atau bagian lain dari jaringan tanaman yang mempunyai
potensi beregenerasi tinggi.
Gen yang ditransfer terletak pada plasmid Ti (tumor inducing). Segmen
spesifik DNA plasmid Ti disebut T-DNA (transfer DNA ) yang berpindah dari
bakteri ke inti sel tanaman dan berintegrasi kedalam genom tanaman. Karena
Agrobacterium tumefaciens merupakan patogen tanaman maka A. tumefaciens yang
digunakan sebagai vektor untuk transformasi tanaman adalah jenis bakteri yang
plasmid Ti telah dilucuti virulensinya (disarmed), sehingga sel tanaman yang
ditransformasi oleh Agrobacterium dan yang mampu beregenerasi akan membentuk
suatu tanaman sehat hasil rekayasa genetik. Teknik transformasi melalui media
vektor Agrobacterium pada tanaman dikotil telah berhasil dengan baik tetapi
sebaliknya tidak umum digunakan pada tanaman monokotil. Namun beberapa
peneliti telah melaporkan bahwa beberapa strain Agrobacterium berhasil
metransformasi tanaman monokotil seperti jagung dan padi
Pada tahun 1996 luas areal untuk tanaman transgenik di seluruh dunia telah
mencapai 1,7 ha, dan tiga tahun kemudian meningkat menjadi hampir 40 juta ha.

NURI ANGGRAINI
23

Negara- negara yang melakukan penanaman tersebut antara lain Amerika Serikat
(28,7 juta ha), Argentina (6,7 juta ha), Kanada (4 juta ha), Cina (0,3 juta ha),
Australia (0,1 juta ha), dan Afrika Selatan (0,1 juta ha). Indonesia sendiri pada tahun
1999 telah mengimpor produk pertanian tanaman pangan transgenik berupa kedelai
sebanyak 1,09 juta ton, bungkil kedelai 780.000 ton, dan jagung 687.000 ton.
Pengembangan tanaman transgenik di Indonesia meliputi jagung (Jawa Tengah),
kapas (Jawa Tengah dan Sulawesi Selatan), kedelai, kentang, dan padi (Jawa
Tengah). Sementara itu, tanaman transgenik lainnya yang masih dalam tahap
penelitian di Indonesia adalah kacang tanah, kakao, tebu, tembakau, dan ubi jalar
(Krisno, 2012).
Pada dasarnya rekayasa genetika di bidang pertanian bertujuan untuk
menciptakan ketahanan pangan suatu negara dengan cara meningkatkan produksi,
kualitas, dan upaya penanganan pascapanen serta prosesing hasil pertanian.
Peningkatkan produksi pangan melalui revolusi gen ini ternyata memperlihatkan
hasil yang jauh melampaui produksi pangan yang dicapai dalam era revolusi hijau.
Di samping itu, kualitas gizi serta daya simpan produk pertanian juga dapat
ditingkatkan sehingga secara ekonomi memberikan keuntungan yang cukup nyata.
Adapun dampak positif yang sebenarnya diharapkan akan menyertai penemuan
produk pangan hasil rekayasa genetika adalah terciptanya keanekaragaman hayati
yang lebih tinggi.
Di bidang peternakan hampir seluruh faktor produksi telah tersentuh oleh
teknologi DNA rekombinan, misalnya penurunan morbiditas penyakit ternak serta
perbaikan kualitas pakan dan bibit. Vaksin-vaksin untuk penyakit mulut dan kuku
pada sapi, rabies pada anjing, blue tongue pada domba, white-diarrhea pada babi, dan
fish-fibrosis pada ikan telah diproduksi menggunakan teknologi DNA rekombinan.
Di samping itu, juga telah dihasilkan hormon pertumbuhan untuk sapi (recombinant
bovine somatotropine atau rBST), babi (recombinant porcine somatotropine atau
rPST), dan ayam (chicken growth hormone). Penemuan ternak transgenik yang
paling menggegerkan dunia adalah ketika keberhasilan kloning domba Dolly
diumumkan pada tanggal 23 Februari 1997.
2. Bidang Perkebunan, Kehutanan, dan Florikultur

NURI ANGGRAINI
24

Perkebunan kelapa sawit transgenik dengan minyak sawit yang kadar
karotennya lebih tinggi saat ini mulai dirintis pengembangannya. Begitu pula, telah
dikembangkan perkebunan karet transgenik dengan kadar protein lateks yang lebih
tinggi dan perkebunan kapas transgenik yang mampu menghasilkan serat kapas
berwarna yang lebih kuat dan jugaketahanan tanaman terhadap hama, dengan
mengintroduksi gen Bt yang berhubungan dengan ketahanan serangga hama hasil
isolasi bakteri tanah Bacillus thuringiensis yang dapat memproduksi protein kristal
yang bekerja seperti insektisida (insecticidal crystal protein) yang dapat mematikan
serangga hama (Macintosh et al., 1990). Bacillus thuringiensis (Bt) adalah bakteri
gram positif yang berbentuk batang, aerobik dan membentuk spora. Banyak strain
dari bakteri ini yang menghasilkan protein yang beracun bagi serangga. Sejak
diketahui potensi dari protein kristal atau cry Bt sebagai agen pengendali serangga,
semakin banyak dikembangkan isolasi Bt yang mengandung berbagai jenis protein
kristal. Dan sampai saat ini telah diidentifikasi protein kristal yang beracun terhadap
larva dari berbagai ordo serangga yang menjadi hama pada tanaman pangan dan
hortikultura. Kebanyakan dari protein kristal tersebut lebih ramah lingkungan karena
mempunyai target yang spesifik yaitu mematikan serangga dan mudah terurai
sehingga tidak menumpuk dan mencemari lingkungan (Agus Krisno,, 2011).
Di bidang kehutanan telah dikembangkan tanaman jati transgenik, yang
memiliki struktur kayu lebih baik. Selain itu Fasilitas Uji Terbatas Pusat Penelitian
Bioteknologi Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) menghasilkan tanaman
sengon (Albazia falcataria) transgenik pertama di dunia pada tahun 2010 lalu. Kayu
sengon bernilai ekonomis yang digunakan untuk tiang bangunan rumah, papan peti
kemas, perabotan rumah tangga, pagar, hingga pulp dan kertas. Akar tunggangnya
yang kuat, sehingga baik ditanam di tepi kawasan yang mudah terkena erosi dan
menjadi salah satu kebijakan pemerintah (Sengonisasi) di sekitar daerah aliran sungai
(DAS). Tanaman sengon transgenik yang mengandung genxyloglucanase terbukti
tumbuh lebih cepat dan mengandung selulosa lebih tinggi daripada tanaman kontrol.
Tanaman ini berpotensi tumbuh lebih cepat saat dipindah ke lapangan.
Florikultur merupakan ilmu

yang mempelajari bagaimana cara budidaya

bunga. Florikultur merupakan praktek budidaya Hortikultura dan tumbuhan atau

NURI ANGGRAINI
25

tanaman untuk kebun, bunga segar untuk industri potong-Bunga dan dalam pot untuk
digunakan dalam ruangan. Hortikultura melibatkan ilmu bunga dan budidaya
tanaman dan di Floristry dengan menggunakan teknik biokimia, fisiologi, pemuliaan
tanaman serta berbagai produksi hasil tanaman, Florikultur selalu mencari hal-hal
baru bagaimana cara menghasilkan tanaman dengan kualitas yang lebih baik dan
meningkatkan kemampuan mereka untuk melawan dampak lingkungan. Di bidang
florikultur antara lain telah diperoleh tanaman anggrek transgenik dengan masa
kesegaran bunga yang lama serta lebih tahan terhadap serangan hama. Demikian
pula, telah dapat dihasilkan beberapa jenis tanaman bunga transgenik lainnya dengan
warna bunga yang diinginkan dan masa kesegaran bunga yang lebih panjang.

Contoh Tanaman yang telah Menggunakan Rekayasa Genetika
a. Kedelai Transgenik
Dengan rekayasa genetika, dihasilkan tanaman transgenik yang tahan
terhadap hama, tahan terhadap herbisida dan memiliki kualitas hasil yang tinggi. Saat
ini secara global telah dikomersialkan dua jenis kedelai transgenik yaitu kedelai
toleran herbisida dan kedelai dengan kandungan asam lemak tinggi
b. Jagung Transgenik
Di Amerika Serikat, komoditi jagung telah mengalami rekayasa genetika
melalui teknologi rDNA, yaitu dengan memanfaatkan gen dari bakteri Bacillus
thuringiensis (Bt) untuk menghindarkan diri dari serangan hama serangga yang
disebut corn borer sehingga dapat meningkatkan hasil panen. GenBacillus
thuringiensis yang dipindahkan mampu memproduksi senyawa pestisida yang
membunuh larva corn borer tersebut.
c. Kapas Transgenik

NURI ANGGRAINI
26

Gen yang paling banyak digunakan adalah gen cry (gen toksin) dari Bacillus
thuringiensis, gen-gen dari bakteri untuk sifat toleransi terhadap herbisida, gen yang
menunda pematangan buah. Bagi para petani, keuntungan dengan menggunakan
kapas transgenik adalah menekan penggunaan pestisida atau membersihkan gulma
tanaman dengan herbisida secara efektif tanpa mematikan tanaman kapas. Serangga
merupakan kendala utama pada produksi tanaman kapas. Di samping dapat
menurunkan produksi, serangan serangga hama dapat menurunkan kualitas
kapas.Saat ini lebih dari 50 persen areal pertanaman kapas di Amerika merupakan
kapas transgenik dan beberapa tahun ke depan seluruhnya sudah merupakan tanaman
kapas transgenik.
d. Tomat Transgenik
Tomat transgenik memiliki suatu gen khusus yang disebut antisenescens yang
memperlambat proses pematangan (ripening) dengan cara memperlambat sintesis
enzim poligalakturonase sehingga menunda pelunakan tomat. Dengan mengurangi
produksi enzim poligalakturonase akan dapat diperbaiki sifat-sifat pemrosesan tomat.
Varietas baru tersebut dibiarkan matang di bagian batang tanamannya untuk waktu
yang lebih lama sebelum dipanen. Bila dibandingkan dengan generasi tomat
sebelumnya, tomat jenis baru telah mengalami perubahan genetika, tahan terhadap
penanganan dan ditransportasi lebih baik, dan kemungkinan pecah atau rusak selama
pemrosesan lebih sedikit.
e. Buah tanpa biji
Tren baru dalam budidaya buah-buahan adalah menghasilkan buah tanpa biji
(seedless), terutama untuk buah yang harganya mahal seperti anggur, jeruk, dan
durian. Selain meningkatkan daya tarik konsumen, harga buah tanpa biji juga lebih
mahal. Secara alami, biji sebenarnya diperlukan tanaman untuk berkembang biak,
terutama bagi tanaman yang tidak bisa diperbanyak secara vegetatif. Biji biasanya
terlindung di dalam buah.
3.Bidang Farmasi dan Industri

NURI ANGGRAINI
27

Di bidang farmasi, rekayasa genetika terbukti mampu menghasilkan berbagai
jenis obat dengan kualitas yang lebih baik sehingga memberikan harapan dalam
upaya penyembuhan sejumlah penyakit di masa mendatang. Bahan-bahan untuk
mendiagnosis berbagai macam penyakit dengan lebih akurat juga telah dapat
dihasilkan.
Teknik rekayasa genetika memungkinkan diperolehnya berbagai produk
industri farmasi penting seperti insulin, interferon, dan beberapa hormon
pertumbuhan dengan cara yang lebih efisien. Hal ini karena gen yang bertanggung
jawab atas sintesis produk-produk tersebut diklon ke dalam sel inang bakteri tertentu
yang sangat cepat pertumbuhannya dan hanya memerlukan cara kultivasi biasa.
Dengan mentransfer gen untuk produk protein yang dikehendaki ke dalam bakteri,
ragi, dan jenis sel lainnya yang mudah tumbuh di dalam kultur seseorang dapat
memproduksi protein dalam jumlah besar, yang secara alami hanya terdapat dalam
jumlah sangat sedikit (Chambell et all, 2000)

1)

Pembuatan insulin melalui proses rekayasa genetika
Insulin adalah suatu hormon polipetida yang diproduksi dalam sel-sel β

kelenjar Langerhaens pankreas. Insulin berperan penting dalam regulasi kadar gula
darah (kadar gula darah dijaga 3,5-8,0 mmol/liter). Hormon insulin yang diproduksi
oleh tubuh kita dikenal juga sebagai sebutan insulin endogen. Namun, ketika kalenjar
pankreas mengalami gangguan sekresi guna memproduksi hormon insulin, disaat
inilah tubuh membutuhkan hormon insulin dari luar tubuh, dapat berupa obat buatan
manusia atau dikenal juga sebagai sebutan insulin eksogen. Kekurangan insulin dapat
menyebabkan penyakit seperti diabetes mellitus tergantung insulin (diabetes tipe I).
Insulin terdiri dari 51 asam amino. Molekul insulin disusun oleh 2 rantai polipeptida
A dan B yang dihubungkan dengan ikatan disulfida. Rantai A terdiri dari 21 asam
amino dan rantai B terdiri dari 30 asam amino.

NURI ANGGRAINI
28

Adapun proses pembuatan insulin dengan menggunakan plasmid pada bakteri
sebagai vektor pengklon (pembawa DNA) sebagai berikut:
1.Pengisolasian vector dan DNA sumber gen
Rangkaian DNA yang mengkode insulin dapat diisolasi dari gen manusia yang
sebelumnya telah ditumbuhkan dalam kultur di laboratorium
Vektor yang digunakan berupa plasmid dari bakteri Escherichia coli. Plasmid
merupakan molekul DNA kecil, sirkuler, dapat bereplikasi sendiri dan terpisah dari
kromosom bakteri. Adapun plasmid yang digunakan mengandung gen:
 Amp-R yang terbukti memberikan resistensi pada sel inang terhadap
antibiotik amphisilin
 LacZ yang mengkode enzim β-galaktosidase yang menghidrolisis gula
laktosa
Plasmid ini memiliki pengenalan tunggal untuk enzim restriksi endonuklease
yang digunakan dan urutan ini terletak dalam gen lacZ

2.Penyelipan DNA ke dalam vector
 Plasmid maupun DNA manusia dipotong dengan menggunakan enzim
restriksi yang sama dimana enzim ini memotong DNA plasmid pada tempat
restriksi tunggalnya dan mengganggu gen lacZ.
 Mencampurkan fragmen DNA manusia dengan plasmid yang telah dipotong
 Penambahan enzim ligase untuk membentuk ikatan kovalen antara keduanya
3.Pemasukan plasmid ke dalam sel bakteri
 Plasmid yang telah termodifikasi dicampurkan dalam kultur bakteri
 Bakteri akan mengambil plasmid rekombinan secara spontan melalui proses
transformasi namun tidak semua bakteri yang akan mengambil plasmid
rekombinan yang diinginkan
4.Pengklonaan sel dan gen asing

NURI ANGGRAINI
29

Bakteri hasil transformasi ditempatkan pada medium nutrient padat yang
mengandung amphisilin dan gula yang disebut X-gal. Amphisilin dalam medium
yang akan memastikan bahwa hanya bakteri yang mengandung plasmid yang dapat
tumbuh karena adanya resistensi dari amp-R. Sedangkan X-gal akan memudahkan
identifikasi koloni bakteri yang mengandung gen asing yang disisipkan. X-gal ini
akan dihidrolisis oleh β-galaktosidase menghasilkan produk berwarna biru, sehingga
koloni bakteri yang mengandung plasmid dengan gen β-galaktosidase utuh akan
berwarna biru. Tetapi jika suatu plasmid memiliki DNA asing yang diselipkan ke
dalam gen lacZ-nya maka koloni sel yang mengandung DNA asing ini akan
berwarna putih karena sel tersebut tidak bisa menghasilkan β-galaktosidase untuk
menghidrolisis X-gal.
5.Identifikasi klon sel yang membawa gen yang diinginkan
Setelah tumbuh membentuk koloni, bakteri yang mengandung DNA
rekombinan diidentifikasi menggunakan probe asam nukleat. Probe adalah rantai
RNA atau rantai tunggal DNA yang diberi label isotop radioaktif atau bahan
fluorescent dan dapat berpasangan dengan basa nitrogen tertentu dari DNA
rekombinan. Pada langkah pembuatan insulin ini probe yang digunakan adalah
RNAd dari gen pengkode insulin pankreas manusia. Untuk memilih koloni bakteri
mana yang mengandung DNA rekombinan, caranya adalah menempatkan bakteri
pada kertas filter lalu disinari dengan ultraviolet. Bakteri yang memiliki DNA
rekombinan dan telah diberi probe akan tampak bersinar.
Setelah mengidentifikasi klon sel yang diinginkan, kemudian ditumbuhkan
dalam kultur cair dalam tangki besar dan selanjutnya dengan mudah mengisolasi gen
tersebut dalam jumlah besar. Selain itu juga dapat digunakan sebagai probe untuk
mengidentifikasi gen yang serupa atau identik di dalam DNA dari sumber lain.
Pada industri pengolahan pangan, misalnya pada pembuatan keju, enzim
renet yang digunakan juga merupakan produk organisme transgenik. Hampir 40%
keju keras (hard cheese) yang diproduksi di Amerika Serikat menggunakan enzim
yang berasal dari organisme transgenik. Demikian pula, bahan-bahan food additive

NURI ANGGRAINI
30

seperti penambah cita rasa makanan, pengawet makanan, pewarna pangan, pengental
pangan, dan sebagainya saat ini banyak menggunakan produk organisme transgenik
4. Bidang Lingkungan
Rekayasa genetika ternyata sangat berpotensi untuk diaplikasi