DNA : Jejak Genetik Kehidupan

 

Pengertian DNA

DNA merupakan dasar secara kimiawi dari hereditas. Percobaan yang membuktikan bahwa DNA mengandung informasi genetik, dilakukan pertama kali oleh Frederick Griffith sebagai berikut : 

Terdapat  2 strain Streptococcus pneumoniae: 

a) Sel virulen : sel yang diselubungi oleh kapsul dan bila ditumbuhkan pada cawan-petri akan membentuk koloni dengan permukaan lembut. 

b) Sel non virulen : sel yang tidak diselubungi oleh kapsul dan bila ditumbuhkan pada cawan-petri akan membentuk koloni dengan permukaan kasar. 

Deoxyribonucleic Acid(Asam Deoksiribonukleat), lebih dikenal dengan singkatan DNA, adalah salah satu jenis asam nukleat yang memiliki kemampuan pewarisan sifat. Keberadaan asam deoksiribonukleat ditemukan di dalam nukleoprotein yang membentuk inti sel.

Keseluruhan informasi genetik yang menentukan karakteristik makhluk hidup disimpan dalam DNA. DNA terletak di dalam inti sel. DNA menjadi untaian yang cukup panjang. Agar tersusun di dalam inti sel yang kecil, untaian DNA melilit pada protein yang disebut protein histon. Dengan protein histon, lilitan DNA membentuk benang-benang kromatin. Saat sel akan membelah, benang-benang kromatin ini akan membentuk kromosom.

DNA adalah polimer dari nukleotida-nukleotida. Nukleotida-nukleotida dalam DNA dihubungkan satu dengan yang lainnya oleh ikatan fosfodiester, yaitu ikatan yang terjadi antara Karbon katida dari satu nukleotida terdiri dari sebuah gula pentosa (deoksiribosa), satu buah fosfat dan satu basa nitrogen. Basa nitrogen tersebut berikatan dengan carbon pertama dari gula deoksiribosa, sedangkan fosfat berikatan dengan Carbon kelima dari gula yang sama. 

Terdapat empat senyawa basa nitrogen yang menyusun DNA, yaitu: 

• Adenin (A), yang selalu berpasangan dengan timin (T), 
• Guanin (G), yang berpasangan dengan sitosin (S).

Keunikan DNA

Penemuan struktur  DNA oleh James  Watson  dan  Francis  Crick  pada  tahun  1953 merupakan  temuan  penting  dalam perkembangan  genetika  di  dunia.  Model  struktur  DNA  hasil  analisis Watson  dan  Crick mampu  menjelaskan  bagaimana  DNA  membawa  informasi  genetis sebagai cetak  biru (blueprint) yang  dapat  di copy dan  diperbanyak saat  sel  membelah  sehingga  sel-sel  baru juga  mengandung  informasi  genetis  yang  sama. Inilah  mengapa sifat dan  ciri  fisik seseorang  berasal  dari  pewarisan  orang  tua  dan  nantinya  akan  diturunkan  ke  anak cucunya.

10 Fakta Unik DNA : 

1. DNA adalah materi genetik kita dan membawa semua instruksi dari generasi ke generasi.
2. Jika kita mengumpulkan DNA yang terkandung dalam satu sel dan merentangkannya, panjangnya akan lebih dari dua meter!
3. Agar dapat masuk ke dalam sel, DNA dipadatkan, dikemas, dan dilipat berkali-kali dan akhirnya dimasukkan ke dalam ruang berukuran kira-kira 6/1juta meter.
4. Semua gen terbuat dari DNA, namun tidak semua DNA adalah gen. Faktanya, kurang dari 2% DNA kita adalah gen. Gen tersebar di seluruh DNA kita dengan berton-ton DNA “non-gen” di antaranya.
5. DNA terdiri dari “huruf”, yang direpresentasikan sebagai A, T, G dan C. Huruf-huruf ini adalah kependekan dari senyawa kimia yang dikandungnya.
6. Ada 3 miliar huruf DNA yang terdapat di setiap sel.
7. Gen bagaikan kata-kata dalam alfabet DNA. Gen selalu dimulai dengan kumpulan 3 huruf (ATG) yang sama. Begitulah cara para ilmuwan mengetahui bahwa itu adalah sebuah gen, dan gen tersebut secara harfiah dapat dibaca oleh instrumen yang dikenal sebagai pengurut DNA.
8. Kita mempunyai sekitar 25.000 gen, dan gen ini dapat ditemukan di setiap sel.
9. Tidak semua gen akan digunakan oleh setiap sel karena beberapa di antaranya sangat khusus untuk organ (seperti otak, atau jantung). Epigenetika secara dinamis mengontrol gen mana yang aktif dan mana yang tidak aktif.
10. DNA manusia terbagi menjadi 23 pasang unit terpisah (total 46). Ini dikenal sebagai kromosom. Masing-masing dari 23 pasangan kromosom cocok dan mempunyai set gen yang sama, sehingga kita mempunyai dua salinan dari setiap gen.

Pengujian DNA 

Pengujian DNA di laboratorium dapat menggunakan berbagai metode, tergantung pada tujuan pengujian dan jenis sampel DNA yang diuji. Beberapa metode umum yang digunakan untuk menguji DNA meliputi:

1. PCR (Polymerase Chain Reaction): PCR adalah teknik yang digunakan untuk mengamplifikasi fragmen DNA tertentu sehingga dapat diuji lebih lanjut. Ini sangat penting dalam pengujian forensik, identifikasi penyakit genetik, dan banyak aplikasi biologi molekuler lainnya.

2. Elektroforesis Gel: Elektroforesis gel adalah metode pemisahan fragmen DNA berdasarkan ukuran mereka. Ini digunakan untuk menganalisis ukuran fragmen DNA, seperti dalam pemetaan restriksi, pemisahan fragmen PCR, dan pemisahan DNA dalam teknik DNA fingerprinting.

3. Southern Blotting: Southern blotting adalah metode yang digunakan untuk mentransfer fragmen DNA dari gel elektroforesis ke membran nitroselulosa atau membran nilon. Ini kemudian digunakan untuk mendeteksi spesifik DNA dengan probe radioaktif atau probe non-radioaktif.

4. Metode Sequencing: Ada beberapa metode sekuensing DNA yang tersedia, seperti sekuensing Sanger dan sekuensing berbasis berbagai platform NGS(Next-Generation Sequencing) yang digunakan untuk menentukan urutan asam nukleat dalam genom atau fragmen DNA.

5. DNA Fingerprinting: Metode ini digunakan untuk mengidentifikasi individu atau melakukan konfirmasi hubungan keluarga dengan menganalisis pola unik dari fragmen DNA. Teknik seperti VNTR (variable number tandem repeat) dan STR (short tandem repeat) digunakan dalam DNA fingerprinting.

Metode yang digunakan akan tergantung pada tujuan pengujian dan sifat sampel DNA yang diuji. Pilihan metode ini juga dapat berkembang seiring berjalannya waktu dengan munculnya teknologi baru dalam bidang genetika dan biologi molekuler.

Bagaimana Tahapan Pengujiannya ?

Ada banyak teknik dan metode untuk melakukan pengujian DNA di laboratorium. Salah satu tahapan pengujian DNA yaitu :

1. Pengambilan Sampel: Sampel DNA diperoleh dari darah, saliva, atau jaringan tubuh lainnya.
2. Proses menggunakan PCR: Reaksi berantai polimerase digunakan untuk menggandakan fragmen DNA.
3. Elektroforesis Gel: DNA dipisahkan berdasarkan ukuran melalui gel elektroforesis.
4. Analisis DNA: DNA diurutkan dan dianalisis sesuai tujuan

PCR digunakan untuk membuat jutaan copy DNA dari sampel biologis. Amplifikasi DNA dengan menggunakan PCR menyebabkan analisis DNA pada sampel biologis hanya membutuhkan sedikit sampel dan dapat diperoleh dari sampel yang halus seperti rambut. Kemampuan PCR untuk mengamplifikasi sejumlah kecil DNA memungkinkan untuk menganalisa sampel yang sudah terdegradasi sekalipun. Namun, tetap saja harus dicegah kontaminasi dengan materi biologis yang lain selama melakukan identifikasi, koleksi dan menyiapkan sampelnya.

Manfaat melakukan tes DNA

Pada tahun 1980, Alec Jeffreys dengan teknologi DNA berhasil mendemonstrasikan bahwa DNA memiliki bagian-bagian pengulangan (sekuen) yang bervariasi. Hal ini dinamakan polimorfisme, yang dapat digunakan sebagai sarana identifikasi spesifik (individual) dari seseorang. Perbedaan sidik DNA setiap orang atau individu layaknya sidik jari, sidik DNA ini juga bisa dibaca. Tidak seperti sidik jari pada ujung jari seseorang yang dapat diubah dengan operasi, sidik DNA tidak dapat diubah oleh siapapun dan dengan alat apapun. Bahkan, sidik DNA mempunyai kesamaan pada setiap sel, jaringan dan organ pada setiap individu. Oleh karena itu sidik DNA menjadi suatu metode identifikasi yang sangat akurat.

Melakukan tes DNA untuk apa saja ?

1. Paternity Testing : Untuk memverifikasi hubungan ayah-anak atau menentukan ayah biologis.
2. Kesehatan Genetik: Untuk menilai risiko genetik individu terhadap penyakit tertentu, seperti penyakit jantung, kanker, Alzheimer, dan penyakit genetik lainnya.
3. Keselamatan dan Keamanan: Dalam beberapa kasus, tes DNA digunakan untuk tujuan identifikasi dalam situasi keamanan nasional atau investigasi kriminal.
4. Identifikasi Jenazah: Dalam situasi bencana alam atau kejahatan, tes DNA dapat digunakan untuk mengidentifikasi korban
5. Penyakit Menular (Infectious Diseases): Untuk mengidentifikasi agen penyebab infeksi, seperti virus atau bakteri.
6. Penentuan Keberhasilan Terapi: Dalam onkologi, tes DNA dapat digunakan untuk menentukan pengobatan yang paling efektif berdasarkan profil genetik pasien.

Refferensi

1. Pewaris Sifat: Materi Genetik. Kompas.com
2. Priyani Nunuk. Sifat Fisik dan Kimia DNA.Universitas Sumatera Utara. 2004
3. Marks, D.B., Marks, A.D., Smith, C.M. 1996. Basic Medical Biochemistry. Williams & Wilkins. Baltimore
4. Kartika Ratna Pertiwi. Penerapan Teknologi DNA dalam Identifikasi Forensik. UNY
5. https://learn.utoronto.ca/curiousu-blog/curiosity/23-fun-facts-about-your-dna
6. Dian Atia Ihsani, dkk. Klasifikasi DNA Microarray Menggunakan Principal Component Analysis (PCA) dan Artificial Neural Network (ANN). JURNAL TEKNIK ITS Vol. 9, No. 1, (2020) 
7. Luftig, M. A.and Richey S. 2000.DNA and Forensic Science.New England LawReview.Vol. 35:3