1. Dokumen tersebut membahas tentang penemuan DNA sebagai materi genetik, dimulai dari percobaan Griffith hingga penemuan struktur DNA oleh Watson dan Crick 2. DNA ditemukan sebagai senyawa khas kromosom dan berperan dalam transformasi bakteri melalui percobaan Avery 3. Hershey dan Chase membuktikan bahwa DNA, bukan mantelnya, yang diwariskan pada generasi berikutnya virus

1. Nama : Ravensky Yurianty Pratiwi
Nim : 06101010014
DNA sebagai Materi Genetik
Alam memperlihatkan mekanisme hayati untuk mempertahankan ciri khas mahluk
hidup dari satu generasi ke generasi berikutnya. Mekanisme ini terjadi ada semua tingkat
mahluk hidup. Dari yang paling rendah sampai paling komplek sekalipun. Ciri atau sifat khas
mahluk hidup tampak dari ciri morfologis, ciri anatomi maupun ciri tingkah laku yang dapat
diamati dan diukur.
Gregory Mendel (1822-1884) adalah orang pertama mengamati pewarisan sifat ini.
Dari hasil percobaan tahun (1866). Mendel menarik kesimpulan bahwa sifat-sifat karakteristik
dari kedua induk dapat diwariskan ke generasi berikutnya melalui segregasi.
Selanjutnya, August Weisman pada tahun 1892, mengemukakan bahwa sifat yang diwariskan
tersebut dilakukan oleh senyawa yang berasal dalam inti sel. Senyawa tersebut dalam
penelitian lanjutan disebut kromosom. Tahun 1869 seorang ahli ilmu kimia
berkebangsaan Jerman bernama Friedrich Miescher menyelidiki susunan kimia dari nucleus
sel. Ia mengetahui bahwa nukleus sel tidak terdiri dari karbohidrat, protein maupun lemak,
melainkan terdiri dari zat yang mempunyai pengandungan fosfor sangat tinggi. Oleh
karena zat itu terdapat di dalam nukleus sel, maka zat itu disebutnya nuklein. Nama ini
kemudian dirubah menjadi asam nukleat, karena asam ikut menyusunnya. Walter Sutton,
tahun 1903, mengemukakan bahwa kromosom merupakan benda-benda sel yang mengandung
unit-unit pewarisan. Unit tersebut oleh Wilhem Johannsen disebut gen (1909). Dan pada
tahun 1926,Herman Muller membuktikan bahwa sinar-X memicu perubahan genetik lalat
buah.
Penemuan DNA (Deoxyribonucleic acid) sebagai materi genetik pada awalnya
menimbulkan pro dan kontra. Pengetahuan tentang kromosom yang tersusun dari protein dan
asam nukleat, mulanya lebih condong menganggap bahwa protein sebagai materi genetik. Hal
ini berkaitan dengan peranan protein yang sangat dinamis dalam kehidupan sel. Anggapan

2. protein sebagai materi genetik terus dianut hingga tahun 1950-an. Sementara asam nukleat
karena dianggap terlalu kecil dan strukturnya terlalu sederhana, hanya sedikit sekali mendapat
perhatian sebagai materi genetik.
Percobaan Griffith dalam tahun 1928. la menemukan bahwa bakteri Diplococcus
pneumoniae (biasa disebut Pneumococcus), bila dipelihara di laboratorium,
maka berdasarkan bentuk koloninya dapat dibedakan dua bentuk, yaitu bentuk kasar (K)
dan bentuk halus (H). Kedua bentuk bakteri ini biasanya tumbuh murni, artinya tidak
bercampur. Griffith dapat menunjukkan bahwa apabila koloni bentuk H dibunuh karena
direbus dan sisanya dicampur dengan bakteri bentuk K yang hidup, maka beberapa dari bakteri
bentuk K ini ditransformasi (dirubah) ke bakteri bentuk H. Bakteri bentuk H ini kemudian
tumbuh murni seperti halnya dengan sisa bakteri K yang tidak mengalami transformasi.
Jadi secara singkat:
H mati + K hidup → H hidup + K hidup
Ini berarti bahwa suatu substansi yang terdapat di dalam bakteri H yang mati telah
dipindahkan ke bakteri K dan merupakan sifat genetik dari bakteri K.
Pada pertengahan tahun 1940-an arah penelitian tentang bahan genetis mulai beralih
dari protein ke DNA, salah satu jenis asam nukleat mahluk hidup. Tahun 1944, Oswalt
Avery, Colin Mac Leod dan Maclyn McCarty dengan menggunakan ekstrak DNA berhasil
menunjukkan bahwa DNA merupakan senyawa yang bertanggung jawab dalam proses
transformasi bakteri strain R (rough) yang kurang virulen dan kasar menjadi strain S (smooth)
yang sangat virulen dan halus.
Penelitian yang menunjukkan bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik dan
bukan protein, dilakukan oleh Alfred Hershey dan Martha Chase ada tahun 1952. Percobaan
pembuktian DNA sebagai bahan informasi genetik dilakukan melalui pelabelan DNA
dengan 32
P dan protein dengan 35
S asal virus bakteriofag T2. Hasil analisis bakteri yang
terinfeksi dalam sel bakteri kemudian mengendalikan metabolisme sel bakteri guna
kepentingan bakteriofag, biosintesis DNA, dan protein bakteriofag. Sebaliknya sedikit sekali
yang mengandung 35
S (protein bakteriofag induk).
Pada tahun 1953, James D. Watson, ahli Biokimia Amerika Serikat dan Francis
Crick, ahli biofisika Inggris, mampu mengidentifikasi rantai asam deoksiribonukleat di dalam
kromosom inti sel, tempat rantai DNA bernaung. Struktur yang ditemukan adalah rantai ganda

3. antiparalel, yang terbukti membawa ribuan gen yang menentukan sifat-sifat mahluk hidup.
Sekarang tidak terbantahkan lagi bahwa DNA merupakan materi genetik
Secara ringkas, penemuan DNA sebagai materi genetic, dapat dijeskan sebagai berikut :
1. Ditemukannya DNA sebagai senyawa khas kromosom
Hal ini ditemukan melalui studi pewarnaan mikroskopik oleh Robert Fuelgen.
Fuelgen menunjukkan bahwa DNA yang dipanaskan dengan asam fuksin akan timbul
warna merah tua yan g mengkilat. Sepuluh tahun kemudian, saat penemuan Fuelgen
diterapkan pada sel hidup, ternyata tidak merusak sel atau jaringan. Kromosom muncul
dengan warna yang jelas, sedangkan bagian sel yang lain tidak berwarna. Dari hasil ini
kemudian disimpulkan bahwa kromosom mengandung DNA, dan DNA merupakan
material khas kromosom yang tidak terdapat pada bagian lain. Saat ini, telah diketahui
ternyata DNA juga terdapat pada sitoplasma, seperti pada mitokondria dan plastid.
2. Ditemukannya peran DNA dalam transformasi bakteri
Oswald T. Avery dan peneliti lain dari Rockefeller Institut pada 1944 berhasil
membuktikan bahwa bahan genetik yang terlibat dalam proses transformasi adalah DNA.
Proses transformasi sebelumnya dikemukakan oleh F. Griffith (1928) dalam percobaanya
menggunakan bakteri Streptococcus pneumonia galur R (tidak berkapsul) dan galur S
(berkapsul). Griffith menunjukkan adanya proses transformasi melalui percampuran galur
bakteri R yang hidup dengan galur S yang dimatikan, yaitu bahwa galur R hidup yang
berubah sifat m enjadi berkapsul akibat adanya bahan-bahan dari galur S yang telah
dimatikan masuk kedalam selnya. Percobaan tersebut diteruskan Avery dengan
mengisolasi molekul kimia pecahan galur S, kemudian dipisahkan. Bahan yang berhasil
dipisahkan adalah ternyata adalah DNA, RNA, protein, polisakarida, dan lipid. Molekul-
molekul tersebut diuji dengan mencampurkan nya dengan bakteri R, ditambah dengan
enzim pengurai DNase, Rnase, Protease. Ternyata bakteri yang tidak dicampur DNA
terjadi mengalami transformasi, sedang yang diberi DNase tidak. Hal ini berarti bahwa
DNA berperan dalam proses transformasi dan merubah sifat bakteri.
3. Ditemukannya DNA pada virus yang di wariskan pada generasi berikutnya secara fisik

4. Hershey dan Chase (1952) menemukan bahwa DNA merupakan bahan genetik yang
diwariskan, bukan mantelnya. Proses penelitian sebagai berikut: E. coli ditumbuhkan pada
media yang diberi radioisotope S35
sebagai penanda protein (mantel virus) dan P32
sebagai
penanda DNA bakteriofage T2 diinfeksikan pada E. coli , sehingga m enggunakan unsur-
unsur pada sel inang untuk m enyusun kromosom dan m antel, termas uk juga radioisotop
yang telah diabsorbsi bakteri Terdapat 2 macam fage, yaitu yang mengandung S35
pada
mantel dan yang mengandung P32
pada kromosom fage menginfeksi bakteri ya ng
ditumbuhkan pada media biasa tanpa radioisotope. Dari bakteri yang diserang fage
bertanda S35
tidak diperoleh virus ber-radioisotop, sedang yang diserang fage bertanda P32
diperoleh virus ber-radioisotop Hal ini menandakan bahwa DNA-lah yang diwariskan pada
generasi berikutnya
STRUKTUR DNA (Asam deoksiribonukleat)
Bagian terbesar dari DNA terdapat di dalam kromosom. Sedikit DNA terdapat juga di
dalam organel seperti mitokondria dari tumbuhan dan hewan, dan dalam kloroplast dari
ganggang dan tumbuhan tingkat tinggi. Ada perbedaan nyata antara DNA yangterdapat di
dalam kromosom dan di dalam mitokondria maupun kloroplast. DNA di dalam mitokondria
dan kloroplast tidak ada hubungannya dengan protein histon dan bentuk molekulnya bulat
seperti yang terdapat pada bakteri dan ganggang biru. Sel tumbuhan dan hewan mengandung
kira-kira 1000 kali lebih banyak DNA daripada yang dimiliki sel bakteri.
Asam nukleat tersusun atas nukleotida (mononukleotida), yang bila terurai terdiri
dari gula, fosfat dan basa yang mengandung nitrogen. Basa nitrogen dan gula pentosa
deoksiribosa melalui ikatan glikosida membentuk molekul nukleosida. Ikatan glikosida
tersebut terjadi antara atom C-1 gula pentosa dengan atom N-1 pirimidin atau atom N-9 purin.
Karena banyaknya nukleotida yang menyusun molekul DNA, maka molekul DNA
merupakan suatu polinukleotida.
Tiga komponen dasar molekul DNA yaitu:
1. Gula. Molekul gula yang menyusun DNA adalah sebuah pentosa, yaitu deoksiribosa
2. Fosfat. Molekul fosfatnya berupa PO4.
3. Basa. Basa nitrogen yang menyusun molekul DNA dibedakan atas:

5. a. Kelompok pirimidin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - sitosin (S)- timin (T)
b. Kelompok purin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - adenin (A) - guanin (G)
Struktur fisik dan kimia DNA dikemukakan James D. Watson dan Francis Crick.
DNA mempunyai dua rantai polinukleotida anti-paralel dalam heliks ganda. Ciri-ciri utama
model DNA heliks ganda yang diusulkan Watson dan Crick adalah sebagai berikut:
1. Molekul DNA mengandung dua rantai polinukleotida yang terikat satu dengan yang lain
dalam heliks ganda putar kanan.
2. Diameter heliks ganda tersebut adalah 2 nm.
3. Kedua rantai antiparalel (polaritas berlawanan), yaitu kedua rantai berorientasi dalam arah
berlawanan satu rantai arah 5’ ke 3’ dan rantai lain dari 3’ ke 5.
4. Kerangka gula fosfat berada pada di sisi luar heliks ganda sementara basa terorientasi
pada pusat sumbu.
5. Basa-basa rantai yang berlawanan diikat bersama melalui ikatan hydrogen. Basa A elalu
berpasangan dengan T (dua ikatan hydrogen) dan G dengan C (tiga ikatan hydrogen).
6. Pasangan basa terpisah 0,34 nm (34 Å) dalam heliks ganda. Putaran penuh (3600
) heliks
mengambil 3,4 nm (0,34 Å), sehingga ada 10 pasang basa setiap putaran.
7. Dua rantai yang mengikat pasangan basa pada cincin gulanya tidak berlawanan secara
langsung. Karena tulang punggung dua gula fosfat dari heliks ganda tidak sama panjang
dalam sumbu heliks sehingga menghasilkan lekukan antara tulang punggung. Lekukan
memiliki ukuran yang sama, sehingga disebut lekukan besar (mayor groove) dan lekukan
kecil (minor groove)
Kedua ujung rantai DNA linear dapat terikat secara kovalen satu sama lain membentuk
struktur lingkaran. Struktur tersebut dapat berbentuk acak (berlilitan) dan sirkular terbuka.
Pelilitan merupakan struktur DNA yang tertutup secara kovalen karena rantai
polinukleotidanya tetap utuh. Struktur ini tidak mempunyai ujung 5’ atau 3’ bebas. Jika salah
satu rantai polinukleotida putus, maka heliks ganda akan kembali ke bentuk normalnya
sebagai sirkular terbuka. Beberapa contoh struktur DNA berlillitan adalah DNA virus ST-40,
DNA plasmid bakteri.
Penelitian lanjutan oleh Wilkins dan kawan-kawan menemukan 3 macam struktur
DNA dan dinamakan struktur A, B, dan Z. Model struktur DNA paling stabil adalah struktur
B, seperti yang dikemukakan oleh Watson & Crick. Heliks ganda di alam (dalam larutan)

6. umumnya memiliki putar ke kanan (DNA-B). bila DNA memiliki basa purin dan pirimidin
berselang seling, terdapat kecenderungan bentuk B berubah menjadi bentuk Z yang
membentuk heliks zigzag. Bentuk A putar kiri, di antaranya terjadi bila rantai DNA berubah
menjadi tunggal untuk kemudian berpasangan dengan RNA.
Penelitian Chargaff (1955) melalui hidrolisis DNAmembuktikan bahwa pada berbagai
macam makhluk ternyata banyaknya adenin selalu kira-kira sama dengan banyaknya
timin (A = T), demikian pula dengan sitosin dan guanin (S = G). Dengan perkataan
lain,aturan Chargaff menyatakan bahwa perbandingan A/T dan S/G selalu mendekati satu.
Peranan DNA sebagai materi genetik
DNA sebagai materi genetik berperan dalam menentukan sifat organisme, yaitu
mengendalikan proses pembentukan rantai protein dengan cara menyandikan protein. Salah
satu protein terpenting dalam organisme, yaitu sebagai katalisator reaksi biokimia. Semua
reaksi dalam proses metabolisme selular memerlukan enzim sebagai katalisatornya. Tiap
enzim memiliki fungsi khas, yaitu sebagai katalisator reaksi biokimia tertentu. Enzim-enzim
ini pembentukannya berada dibawah kendali DNA. Proses ini dilaksanakan melalui penentuan
susunan nukleotida molekul RNA, yang kemudian diterjemahkan dalam susunan asam amino
dari rantai polipeptida protein. Penyandian menggunakan kode genetika tertentu, untuk
menandai informasi genetik yang dibawa oleh DNA. Kode tersebut dibuat untuk menandai
informasi genetik yang dibawa oleh DNA, dituliskan dalam untaian huruf yang disusun oleh
4 m acam basa nukleotida A (Adenin), G (Guanin), C (Sitosin) dan T (Timin). Setiap 3 huruf
yang berurutan menyandi satu macam asam amino tertentu dan disebut dengan kodon.
Pengunaan kode ini berkembang ketika ilmuwan dari lembaga penelitian National
institutes of health yaitu Marshall Nirenberg dan J. Matthaei pada tahun 1961 menemukan
untuk pertama kalinya kodon ini. Karena kodon dis usun dengan variasi 4 huruf dengan
susunan 3 huruf berurutan maka dengan perhitungan matematika didapatkan 4x4x4 =64
macam ke mungkinan ko binasi huruf-huruf dari basa nukleotida yang m enyusun kodon
tersebut dan inilah yang disebut dengan standar kode genetika yang m enyandi asam amino
penyusun protein tertentu secara spesifik. Terdapat 20 macam asam amino standar yang
digunakan untuk menyusun protein di dalam tubuh kita. Tiap -tiap asam amino memiliki

7. karakter spesifik baik struktur, berat molekul, titik isoelektrik maupun muatannya. Karena jum
lah variasi kodon ada 64 sedang asam amino yang disandi hanya 20 kalau ditambah dengan
stop kodon m enjadi 23 m aka satu jenis asam amino bisa disandi oleh lebih dari satu urutan
kodon, variasi ini umumnya terdapat pada nukleotida ketiga dari setiap kodonnya, kondisi ini
justru malah menguntungkan, karena bila terjadi mutasi pada nukleotida ketiga bisa jadi tidak
merubah jenis asam amino yang disandi dan hasil akhirnya protein tidak berubah dan tidak
terjadi kelainan, kondisi seperti ini yang dikenal dengan istilah mutasi tersaarkan ( silent
mutation). Telah ditemukan suatu cara mudah untuk menterjemahkan kode genetik kedalam
suatu jenis asam amino tertentu, yaitu menggunakan piramida kode genetika). Asam amino
disandikan dengan tiga macam sandi, dimana ketiga sandi tersebut dapat dilihat pada
piramida. Cara menterjemahkan: Lihat kode pertama asam amino, kemudian temukan pada
baris pertama piramida (akan terpilih salah satu dari 4 piramida). Kemudian lihat kode kedua
pada baris kedua dari piramida yang terpilih. Setelah itu, lihat kode ketiga pada baris ketiga
piramida . Jenis asam amino yang disandikan dapat dilihat pada bagian bawah piramida.
Manfaat DNA dan Gen dalam teknologi
Di temukannya DNA sebagai m ateri genetik telah memberi kontribusi pada berbagai
bidang keilmuan yang bermanfaat untuk masyarakat yaitu di bidang:
(1) Rekayasa genetik
Biologi modern dan biokimia menggunakan teknologi rekombinan DNA secar
intensif. Rekombinan DNA adalah sekuens DNA buatan manusia yang dibangun dari sekuens
DNA Rekombinan DNA tersebut dapat ditransform kedalam organisme dalam bentuk
plasmids menggunakan viral vektor. Organisme yang telah tertransformasi tersebut dapat
digunakan untuk memperoleh produk tertentu, misalnya protein rekombinan, yang dapat
digunakan untuk penelitian kedokteran.
(2) Forensik
DNA digunakan untuk identifikasi pada sample darah, semen, kulit, air liur dan
rambut sebagai sidik jari DNA atau lebih tepatnya profiling DNA. Pada profiling DNA untuk
membedakan identitas antar individu digunakan metode minisatelite yang mendasarkan pada

8. panjang dan jenis bagian DNA berulang. Teknik ini biasanya sangat diandalkan untuk
mengidentifikasi pelaku kejahatan. Profiling DNA pertama kali dikembangkan tahun 1984
oleh ahli genetik Inggris Sir Alec Jeffreys dan pertama kali digunakan dalam ilmu forensik
pada kasus pembunuhan Enderby pada tahun 1988. Profiling DNA juga dapat digunakan
untuk mengidentifikasi korban pada kasus kecelakaan massal.
(3) Bioinformatika
Bioinformatika mencakup manipulasi, pencarian dan penggalian data sekuens DNA.
Perkembangan teknik penyimpanan dan pencarian sekuens DNA telah memicu ke majuan
penerapan ilmu komputer terutama string searching algorithms, machine learning dan
database theory.
(4) DNA dan komputasi
DNA pertama kali digunakan dalam penghitungan masalah Hamiltonian path,
sebuah masalah NP-complete. Komputasi DNA bermanfaat pada kom puter elektronik dalam
penggunaan daya, ruang dan efisiensi karena kemampuannya menghitung pada sebuah cara
yang sangat paralel. Sejumlah masalah lain termasuk simulasi mesin abstrak, masalah boolean
satisfiability telah dapat dianalisis menggunakan komputasi DNA. Karena kekompakannya,
DNA juga memiliki peranan teoritis dalam cryptography.