makalah DNA

BAB I

TINJAUAN PUSTAKA

1.1  Latar Belakang

     DNA adalah molekul yang terdapat pada semua mahluk hidup. Molekul ini sangat kecil sehingga tidak dapat dilihat dengan mata.  Tetapi DNA dapat diekstrak dari ribuan sel sehingga DNA dapat terlihat karena jumlahnya yang sangat banyak.  Tahapan dalam ekstraksi DNA adalah pemecahan sel, keluarnya DNA dari nukleus dan pengendapan/presipitasi DNA. Ekstraksi DNA memiliki banyak aplikasi praktis, diantaranya adalah untuk tujuan pemuliaan, evolusi, sitematik, konservasi, dll. Dalam ekstraksi DNA tumbuhan, metode ekstraksi yang sering digunakan adalah berdasarkan Doyle dan Doyle 91989). 

     Ilmu genetika modern jejak akarnya ke Johann Gregor Mendel, seorang biarawan Jerman-CekoAugustinus dan ilmuwan yang mempelajari sifat warisan dalam tanaman. Dalam makalahnya "Versucheüber Pflanzenhybriden" ("Percobaan pada Tanaman Hibridisasi"), disajikan pada tahun 1865ke''''Naturforschender Verein (Masyarakat untuk Penelitian di Alam) di Brunn, Mendel menelusuri polawarisan sifat tertentu pada tanaman kacang dan menggambarkan mereka secara matematis. Meskipunpola pewarisan hanya bisa diamati untuk beberapa sifat, karya Mendel menunjukkan bahwa faktorketurunan itu partikulat, bukan diperoleh, dan bahwa pola-pola warisan banyak sifat dapat dijelaskanmelalui aturan-aturan sederhana dan rasio

1.2  Tujuan

·         Dapat mengetahui devinisi dari hibridisasi DNA

·         Dapat mengetahui proses terjadinya hibridisasi DNA

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Hibridisasi DNA untuk mengidentifikasi molekul DNA yang spesifik

DNA yang telah terdenaturasi memiliki kapasitas untuk bergabung kembali (untuk membentuk kembali pasngan basa di antara utas komplementer).  Hal ini menyebabkan terjadinya pembentukan molekul hybrid saat homolog, DNA yang terdenaturasi dari dua sumber yang berbeda bercampur satu sama lain dalam kondisi yang sesuai kekuatan ion dan temperaturnya.  Proses perpasangan basa antara polinukleotida utas tunggal yang komplementer disebut hibridisasi.

Banyak teknik yang tergantung pada ke-khas-an hibridisasi antara dua molekul DNA dari sekuens yang komplementer.  Sebagai contoh, hibridisasi merupakan dasar untuk mendeteksi sekuens spesifik dalam campuran asam nukleat yang kompleks.  Dalam hal ini, satu molekul adalah ‘probe’ dari sekuens tertentu (dapat berupa sekuens yang dimurnikan atau molekul DNA yang disintesis secara kimia.  Probe digunakan untuk mencari molekul yang memiliki sekuens komplementer dalam campuran DNA.  DNA probe harus dilabel, sehingga dapat dengan mudah diketahui lokasinya saat telah menemukan sekuens targetnya.    Campuran yang telah ter=probe dipisahkan berdasarkan ukuran pada gel atau didistribusikan sebagai perpustakaan klon (library of clones) Gambar 6.

Misalnya genom yeast dipotong dengan enzim EcoRI dan peneliti ingin mengetahui ukuran fragmen DNA yang mengandung gen yang diinginkan.  Saat diwarnai dengan etidium bromida, ribuan fragmen DNA yang dihasilkan dari pemotongan genom yeast dengan enzim restriksi berjumlah terlalu banyak sehingga tidak dapat dipisahkan menjadi ‘band’ DNA yang terpisah.  Mereka tampak ‘smear’.  Teknik yang dianamakan Southern blot hybridization akan mengidentifikasi ukuran dari fragmen tertentu di antara smear DNA.  Gel edirendam dalam larutan alkamli untuk mendenaturasikan double heliks.  Fragmen ini kemudian ditransfer dari gel ke membrane yang bermuatan positif tempat DNA akan terikat.  Setelah DNA tertransfer pada membran, membran diinkubasi dengan probe yang mengandung sekuens DNA komplementer dengan sekuens yang diinginkan.  ‘Probing’ dilakukan dalam kondisi konsentrasi garam dan temperature dekat dengan kondisi denaturasi dan reanturasi asam nukleat.  Dalam kondisi ini DNA probe akan berhibridisasi dengan kuat hanya dengan komplementer yang tepat.

Media film atau media yang sensitif terhadap cahaya atau elektron yang dikeluarkan oleh DNA yang dilabel dapat mendeteksi lokasi probe berhibridisasi. Saat X-ray film diekspos ke filter dan di-develop, maka akan menghasilkan autoradiogram dengan pola terekspos sama dengan lokasi hybrid .

Kloning DNA

Kemampuan molekul DNA membentuk rekombinan dan menjaganya dalam sel disebut kloning DNA.  Proses ini melibatkan vektor yang menjadi sarana DNA untuk memperbanyak klon DNA dalam sel dan ‘insert DNA’ yang disisipkan di dalam vector.  Kunci untuk menghasilkan molekul DNa rekombinan adalah enzim restriksi yang memotong DNA pada tempat spesifik dan enzim lain yang yang menyambung DNA yang terpotong dengan DNA lain.  Dengan menghasilkan molekul DNA rekombinan yang dapat diperbanyak pada organisme inang, fragmen DNA tertentu dapat dimurnikan dan diamplifikasi untuk menghasilkan produk dalam jumlah besar.

Vektor DNA memiliki tiga karakteristik yaitu:

1.      Mengandung asal replikasi (origin of replication) yang memungkinkan DNA bereplikasi secara independen/bebas dari kromosom inang.

2.      Mengandung marker selektif yang menyebabkab sel yang membawa vector (termasuk DNA yang dibawa) dapat diidentifikasi

3.      Memiliki situs yang unik/khas untuk satu atau lebih enzim restriksi.  Hal ini menyebabkan fragmen DNA dapat disisipkan pada tempat tertentu dalam vector  sehingga penyisipan tidak mengganggu kedua fungsi lainnya.

Vektor yang paling umum berukuran kecil (kira-kira 3 kb) merupakan molekul DNA sirkular disebut plasmid.  Molekul ini biasanya ditemukan pada banyak bakteri.  Pada banyak kasus, DNA plasmid membawa gen resistensi terhadap antibiotika.Memasukkan fragmen DNA ke dalam vector pada dasarnya merupakan proses yang mudah.  Misalnya plasmid memiliki situs pengenalan untuk EcoRI, maka vector disiapkan dengan memotongnya dengan Eco RI.  Potongan DNA yang akan diklon kemudian disambungkan dengan bantuan DNA ligase.

Transformasi merupakan proses dimana organisme inang mengambil DNA dari lingkungan.  Beberapa bakteri, tetapi bukan E. coli dapat mengambil DNA secara alami dan dikatakan memiliki kompetensi genetik.  E. coli dapat bersifat kompeten mengambil DNA melalui perlakuan dengan ion kalsium.   Antibiotika kemudian ditambahkan dalam medium untuk menyeleksi pertumbuhan sel yang mengambil DNA plasmid – sell ini disebut transforman. Sel yang membawa plasmid akan dapat tumbuh pada medium.

3.2 Hibridisasi digunakan untuk mengidentifikasi klon spesifik dari sebuah library

Identifikasi fragmen dari sebuah gen di antara klon-kon dapat dilakukan dengan menggunakan DNA probe yang urutan DNAnya sesuai dengan sebagian dari urutan DNA gen yang diinginkan.  Proses penggunaan probe dengan DNA yang dilabel digunakan untuk melakukan screening terhadap library disebut colony hybridization.

DNA library akan memiliki ribuan insert yang berbeda dan masing-masing terdapat dalam vektot umum.  Setelah transformasi ke dalam bakteri khusus yang cocok sebagai inang, sel ditumbuhkan dalam cawan petri dalam media agar.  Tiap sel akan tumbuh menjadi koloni dan tiap sel dalam koloni mengandung vector yang sama dan insert dari library,membrane filter dengan positive charge digunakan untuk probing.  Membran ditekan di atas koloni dan cetakan koloni aakan berada pada membrane.  Selanjutnya dilakukan probing terhadap filter.  Filter yang mengandung sel diberi perlakuan yang memecah sel dan mengeluarkan DNA yang kemudian terikat pada filter pada lokasi yang sama dengan sel.  Filter selajutnya diinkubasi dengan probe.

BAB III

PEMBAHASAN

1.1 Contoh Keberhasilan Hibridisasi pada Tumbuhan

Setiap individu memiliki variasi dalam sifat-sifatkecepatan pertumbuhanpembungaan dan kemampuan reproduksiresistensi kualitas dan bentuk batang, dllDalam perkawinan silang antara induk jantan dan induk betina, akan terjadi penggabungan sifat antara keduanya.Penelitian reproduksi biologi tanaman hutan saat ini telah mencapai tingkatan di mana penyerbukan terkendali dan seleksi sifat-sifat unggul dapat diaplikasikan untuk meningkatkan kualitas spesies.Perkembangan teknik persilangan yang efektif, karena itu sangat ditentukan oleh pengetahuan mengenai sistem breeding dari spesies dimaksud. Penyerbukan silang buatan dimaksudkan untuk menggabungkan sifat-sifat baik yang dimiliki oleh induk jantan dan induk betina, dengan harapan akan diperoleh keturunan yang memiliki gabungan dari sifat-sifat baik tersebut.Alasan lain dilakukannya penyerbukan silang buatan : Tanaman berkelamin satu (unisexualis) atau berumah dua (dioecious)Tanaman bersifat dikogami atau herkogamiSerbuk sari sterilSelfing terus menerus akan mengakibatkan degenerasiAdanya mekanisme self incompatible.

Teknik Penyerbukan Silang Buatan

1. Persiapan – Pengamatan bunga : pembungaan, benang sari, putik. Mengumpulkan informasi mengenai : asal usul dan sifat tanaman, waktu penyerbukan yang baik Pemilihan induk jantan dan betinaPemilihan bunga-bunga yang akan disilangkan.

2. Isolasi kuncup terpilih

3. Kastrasi/emaskulasi

Membuang semua benang sari dari sebuah kuncup bunga yang akan dijadikan induk betina dalam penyerbukan silang

Dimaksudkan untuk menghindarkan penyerbukan sendiriDilakukan sebelum bunga mekar (putik dan benang sari belum masak)

4. Pengumpulan dan penyimpanan serbuk sari.Hal-hal yang harus diperhatikan :Serbuk sari tidak dapat disimpan terlalu lama pada kelembaban relatif tinggi, Makin tua umur serbuk sari, makin rendah kemampuan kecambahnya untuk membentuk tabung serbuk sari, Serbuk sari membutuhkan penyimpanan dengan kelembaban rendah (10-50%) dan suhu rendah (2-8ºC). Biasanya serbuk sari disimpan dalam desiccator yang diisi CaCl2 atau H2SO4 dengan konsentrasi tertentu.

5. Melakukan penyerbukan silang. Pada bunga hermafrodit, kastrasi harus dilakukan.Pada tanaman yang hanya menghasilkan bunga betina (femineus), putik dapat langsung diserbuki (tanpa kastrasi terlebih dahulu) saat bunga mekar.Waktu terbaik untuk melakukan penyerbukan adalah pada saat tanaman berbunga lebat.Suhu yang baik untuk melakukan penyerbukan adalah 20-25 ºC.Hindarkan kompetisi nutrisi antar putik yang diserbuki (Dalam satu cabang, sebaiknya jumlah putik yang diserbuki tidak terlalu banyak).Kepala putik harus sudah mencapai masa reseptif, dan serbuk sari sudah benar-benar masak.Materi Penyerbukan dan Pembuahan pada Bunga ini merupakan materi yang patut diperhatikan dan dipelajari dikarenakan tanpa penyerbukan dan pembuahan tidak akan ada regenerasi dari suatu makhluk hidup (Zulfikar, 2009).

Dari hasil pengamatan, polen (tepung sari) dari bunga jantan biasanya mulai ”terlepas” dan siap untuk digunakan sekitar pukul 9 hingga pukul 11. Bila terlalu pagi, polen masih menempel pada kepala sari dan akan sulit untuk melakukan polinasi. Sementara itu kepala putik juga mulai siap untuk diserbuki sejak pukul 8 pagi hingga siang hari.Kepala putik yang belum diserbuki dapat bertahan hingga 2 –3 hari sebelum akhirnya mulai layu dan kering (Hartati dan Sudarmio, 2007).

Kastrasi memberikan beberapa keuntungan antaralain. Merangsang pertumbuhan vegetative dan menghemat penggunaan pertumbuhan vegetative dan menghemat musim kering panjang, tanaman menjadi bersih sehingga terhindar dari serangan hama,kastrasi yang diikuti dengan penyerbukan bantuan (assisted pollination) pada panen pertama akan menghasilkan tandan yang sempurna dan lebih berat sekaligus meingkatkan kapasitas panen (Sunarko, 2007).Kastrasi adalah proses membuka mahkota bunga dan membuang serbuk sarinya sebelum terjadi penyerbukan sendiri. Kastrasi dilakukan sehari sebelum penyerbukan Malai yang baik untuk disilangkan adalah yang berumur 15 hari setelah inisiasi pembungaan atau sudah ada bunga yang mekar antara 5-10 bunga.Kastrasi dilakukan dua tahap.Tahap pertama yaitu pembuangan bunga mekar. Pada tetua betina dipilih malai bunga yang tumbuh normal, sehat, dan tidak terkena hama penyakit. Sepertiga malai sekunder mulai dari pangkal malai primer dibuang atau dipotong karena bagian ini lebih didominasi oleh bunga jantan (Ihsan dan Sukarmin, 2008).

Dengan breeding (hibridisasi) diharapkan bisa terbentuk suatu jenis tanaman yang mempunyai kromosom yang poluploid, yakni susunan kromosom tanaman yang mempunyai sifat ganda dan lebih dari susunan kromosomnya asalnya. Hal ini dapat menciptakan suatu jenis seraatau spesies baru yang dapat meningkatkan produksi, tahan terhadap serangan hama dan penyakit, umur pendek, dan sebagainya. Orang yang pertama kali mengetahui adanya kenaikan daya hasil generasi dari persilangan galur-galur pada jagung adalah Shull pada tahun 1909 dan cara – cara yang disarankan masih tetap dipakai hingga sekarang (Warisno, 1998).

Tepung sari dikumpulkan dengan dua cara, yaitu: mengambil kotak sari yang belum pecah dengan pinset, dikumpulkna pada suatu tempat (petridish), kemudian digerus sampai halus dan diberi air steril. Setelah itu, tepung sari siap digunakan untuk persilangan dengan cara mengoleskan gerusan tersebut ke bungan betina yang sudah dipilih dan masih reseptif. Kedua, tepung sari ditampung dalam botol kecil berdiameter 1,50 cm dan panjang 6 cm. Botol digantungkan atau dikaitkan pada tangaki batang atau tangkai tandan dengan menggunakan perekat, kemudian bagian ujung botol ditutup dengan alumunium foil. Keesokan harinya botol tersebut dikumpulkan. Sebelum dikumpulkan, botol-botol tersebut diketuk-ketuk dengan jari telunjuk agar tepung sari berjatuhan ke dalam botol. Tepung sari yang sudah tertampung siap digunakan sebagai bahan untuk persilangan dengan menambahkan air+2ml. Kemudian diaduk dengan kuas dan dioleskan ke tandan bunga betina yang sudah dipilih (Lukman, 2002).

BAB IV

KESIMPULAN

     Ilmu genetika modern jejak akarnya ke Johann Gregor Mendel, seorang biarawan Jerman-CekoAugustinus dan ilmuwan yang mempelajari sifat warisan dalam tanaman. Dalam makalahnya "Versucheüber Pflanzenhybriden" ("Percobaan pada Tanaman Hibridisasi"), disajikan pada tahun 1865ke''''Naturforschender Verein (Masyarakat untuk Penelitian di Alam) di Brunn, Mendel menelusuri polawarisan sifat tertentu pada tanaman kacang dan menggambarkan mereka secara matematis. Meskipunpola pewarisan hanya bisa diamati untuk beberapa sifat, karya Mendel menunjukkan bahwa faktorketurunan itu partikulat, bukan diperoleh, dan bahwa pola-pola warisan banyak sifat dapat dijelaskanmelalui aturan-aturan sederhana dan rasio.

DAFTAR PUSTAKA

Sunarko. 2007. Petunjuk Praktis Budi Daya Dan Pengolahan Kelapa Sawit, Agromedia Pustaka. Jakarta.

Warisno.1998. Jagung Hibrida. Kanisius.Yogyakarta.

Zulfikar, Ahmad. 2009.Penyerbukan dan Faktor-faktor yang Mempengaruhinya. http://www.gudangmateri.com/2009/03/penyerbukan-dan-pembuahan-bunga.html. Diakses tanggal 2 JUNI 2012