percobaan harsey-chase dan elemen transposabel

percobaan harsey-chase dan elemen transposabel

   Februari 11, 2013       Unknown

---

RESUME GENETIKA

PERCOBAAN HARSEY-CHASE DAN ELEMEN TRANSPOSABEL

Disusun oleh:

Lailil Maulidia                         (100341404628)

Romi Farada Septiawan                      (100341404606)

OFF: C/C dan B2

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN BIOLOGI

Januari 2012

PERCOBAAN HERSHEY-CHASE

Percobaan yang dilakukan oleh Alferd D. Hershey dan Martha Chase pada tahun 1952 merupakan bukti tambahan bahwa DNA merupakan materi genetik. Percobaan ini menunjukkan bahwa DNA merupakan informasi genetik dari sejenis virus yaitu bakteriofaga yang dikenal sebagai T2.Virus harus mengifeksi sebuah sel dan mengambil alih perangkat metabolisme sel inang untuk melakukan reproduksinya. Virus telah banyak digunakan untuk mempelajari proses genetik karena strukturnya yang sederhana dan reproduksinya sangat cepat.

Bakteriofaga T2 yang merupakan penginfeksi bakteri Eschericia coli, hampir seluruhnya tersusun atas 50 persen DNA dan 50 protein. Percobaan yang dilakukan sebelum tahun 1952 menunjukkan bahwa bakteriofaga T2 bereproduksi dalam sel Eschericia coli. Tetapi belum diketahui komponen mana yang berperan dalam hal itu, protein ataukah DNA.Ketika Hersley dan chase membuktikan bahwa DNA dari partikel virus memasuki sel, dan meninggalkan protein pelindung diluar sel. Ini menunjukkan bahwa informasi genetik yang sangat dibutuhkan untuk reproduksi virus berada pada DNA.

Dasar dari percobaan Harshey dan Chase adalah DNA mengandung fosfor tetapi tidak mengandung sulfur, sedangkan protein mengandung sulfur tetapi tidak mengandung fosfor. Hershey dan Chase menggunakan isotop radioaktif yang berbeda untuk menandai DNA dan protein. Mereka menandai  DNA dengan menggunakan fosfor radioaktif (³²P), dan menandai protein menggunakan sulfur radioaktif (³⁵S).

Pertama, Hershey dan Chase menumbuhkan faga T2 di dalam medium fosfor radioaktif dengan isotop 32 (³²P) , menggantikan isotop normal fosfor pada faga T2 yaitu isotop 31 (³¹P). Karena DNA mengandung fosfor tetapi tidak dengan protein, atom-atom radioaktif ini hanya masuk kedalam  DNA sehingga dapat menandai DNA, dan membiarkan protein tanpa tanda unsur radioaktif. Selanjutnya dengan cara yang sama mereka juga menumbuhkan faga T2 pada medium sulfur radioaktif dengan isotop 35 (³⁵S), menggantikan isotop normal fosfor pada faga T2 yaitu isotop 32 (³²S). Karena protein mengandung sulfur tetapi tidak dengan DNA, sulfur hanya masuk dalam protein sehingga menandainya, tetapi membiarkan DNA tanpa label.

Selanjutnya kultur faga T2 yang DNAnya telah ditandai dan kultur faga T2 yang proteinnya telah ditandai masing-masing dibiarkan menginfeksi Escherichia coli yang terpisah selama beberapa menit. Kemudian kultur bakteri dan faga T2 itu masing-masing dikocok dengan blender untuk melepaskan partikel faga T2 yang masih berada diluar sel Escherichia coli

Kemudian campuran Escherichia coli dan T2 yang telah diblender diputar menggunakan sentrifuge sehingga menyebabkan sel-sel bakteri ³⁵S membentuk pelet di dasar tabung sentrifuge, namun membiarkan partikel virus yang lebih ringan tetap berada di cairan yang lebih atas/ supernatan. Hershey dan Chase menemukan bahwa campuran bakteri dan T2 yang protein faganya  dilabeli sulfur radioaktif, sebagian radiaktivitassnya ditemukan didalam suupernatan yang mengandung partikel virus. Hal ini menunjukkan bahwa protein virus tidak memasuki sel bakteri. Tetapi campuran bakteri dan faga T2 yang DNA faga-nya nya telah ditandai fosfor radioaktif, radioaktivitasnya terdapat pada pelet yang mengandung sel Escherichia coli.. Hal ini menunjukkan DNA T2 masuk dalam sel bakteri.

Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa DNA virus memasuki sel Escherichia coli  meninggalkan selubung protein yang tetap berada di luar sel Escherichia coli. Informasi genetik untuk mengarahkan sintesis DNA dan protein virus berada pada  DNA.

Bagaimanapun juga percobaan Hershey dan Chase masih ambigu dalam membuktikan bahwa materi genetik dari faga T2 adalah DNA. Jumlah yang signifikan dari ³⁵S yang telah menandai protein faga T2 ditemukan dalam sel Escherichia coli  bersama-sama dengan DNA. Hal tersebut dapat dijadikan alasan bahwa sebagian kecil dari protein faga mengandung informasi genetik. Tetapi pada percobaan transfeksi dapat dikondisikan untuk menginfeksi protoplas Escherichia coli menggunakan DNA faga murni. Dimana pada eksperimen ini, dihasilkan pula faga-faga hasil infeksi, meskipun tanpa ada protein faga yang terlibat. Hal itu membuktikan bahwa materi genetik pada faga T2 adalah DNA.

ELEMEN TRANSPOSABEL

Transposisi  adalah proses dimana satu atau beberapa gen DNA mengalami perpindahan posisi dalam satu kromosom atau antar kromosom. Perpindahan materi genetic ini biasanya dapat menyebabkan mutasi atau kerusakan kromosom. Materi genetic yang berpindah inilah yang disebut dengan elemen transposable atau transposon. Adalah B.McClintock yang membuktikan tentang trasnposom ini. Yang menjadi bahan uji cobanya adalah maizena. Dalam percobaan ini ditemukan beberapa kerusakan berupa hilangnya penanda genetik tertentu. Hilangnya penanda genetik inilah yang dianggap sebagai keberadaan elemen transposabel atau transposon. Berdasarkan mekenisme perpindahan, transposon digolongkan menjadi tiga, yaitu:

1.      Transposon potong-tempel

Transposisinya dilakukan dengan memotong dan menempel dari suatu lokus dalam kromosom ke lokus kromosom yang lain.

2.      Transposon Replikatif

Transposisinya melalui proses replikasi elemen DNA yang nelibatkan enzim transposase untuk proses interaksi dengan sisi tempat penyisipan tranposon.

3.      Retrotransposon

Transposisinya dengan cara pengubahan berupa RNA menjadi DNA. Pengubahn ini dikatalisis oleh enzim transkiptase balik. Transposisi ini berkaitan dengan retrovirus.

Percobaan McClintock juga menunjukkan adanya elemen DS dan AC. Dimana DS merupakan alel yang mengalami kerusakan pada suatu kromosom. DS ini tidak dapat aktif dengan sendirinya (nonautonom) sehingga perlu adanya pemicu yakni AC yang dapat aktif dengan sendirinya (autonom). Sehingga dalam proses ini ada hubungan atau kerja sama antara DS dan AC. McClintok yang berpendapat jika AC dan DS berada didekat sebuah gen, maka gen itu akan kehilangan fungsinya. Oleh McClintock kedua elemen genetik ini disebut sebagai elemen pengontrol.

TRANPOSON PADA PROKARIOTIK

Dalam bakteri Pada bakteri ditemukan beberapa elemen transpose, antara lain:

1.      Insertion Sequences (IS)

Elemen transposon yang berkombinasi dengan gen yang disebut dengan IS (Insertion Sequences). IS ini berfungsi untuk proses transposisi sekuens itu sendiri. IS adalah transposon yang paling sederhana yang memilki urutan nukleotida berulang balik pada kedua ujungnya dan berukuran sekitar 9-40 nukleotida. Elemen yang merupakan contoh transposon potong-tempel ini, pada waktu menyisip ke dalam DNA target, akan terjadi duplikasi sebagian urutan DNA pada sisi penyisipan. Satu turunan hasil duplikasi terletak dikedua ujung elemen IS yang berupa urutan nukleotida pendek dan urutan berulang langsung. Hal tersebut dinamakan duplikasi sisi target.

2.      Transposon Komposit (Tn)

Tipe ini merupakan jenis transposon yang membawa penanda genetic tertentu, misalnya ketahanan terhadap antibiotic. Transposon jenis potong-tempel ini tersusun atas dua dupliakat elemen IS yng identik/ hampir identik yang mengapit bagian sentral. Bagian sentral ini merupakan segmen DNA pena nda genetic tertentu. Nukleotida pada elemen pada Tn bisa nukleotida berulang (contohnya pada Tn99 yang IS pengapitnya identik) atau nukleotida berulang balik (contohnya pada Tn5 dan Tn10 yang orientasi elemen ISnya berkebalikan).

Perpindahan transposon komposit diatur dalam system tertentu. William Reznikof menunjukkan bahwa tranposon yang ada pada kromosom sel bakteri mensisntesis suatu reseptor yang menghambat proses transposisi transposon dari luar.

3.      Elemen Tn3

Elemen ini berbeda dengan Transposon Komposit, karena kedua elemen yang mengapit bagian sentralnya bukan elemen IS tapi berupa urutan berulang-balik sederhana yang terdiri atas 38-40 nukleotida. Elemen ini memiliki tiga gen yakni tnpA, tnpR dan bla. Proses transposisi pada Tn3 berlangsung dua tahap. Tahap pertama adalah penggabungan dua molekul. Dari penggabungan ini dibentuk struktur yang disebut dengan cointegrate. Saat itu terjadi proses replikasi pada trasnposon dan membentuk sambungan pada cointegrate. Setelah itu memasuki tahap kedua yaitu pemutusan mediasi rekombinasi pada lokasi Tn3 oleh pengkode tnpR. Dari proses ini menyebabkan terbentuknya dua molekul yang merupakan hasil kopian dari trasnposons. Pada tahapan ini muncul urutan Tn3 yang disebut dengan res. Adanya pengikatan represor pada daerah res menyebabkan transkripsi gen tnpA dan tnpR ditekan sehingga elemen Tn3 cenderung bersifat tidak mobil.

            TRANSPOSON PADA EUKARIOTIK

            Transposon juga ditemukan pada jasad eukariotik, beberapa contoh     diantaranya adalah:

1.      Transposon pada Khamir

Salah satu transposonnya adalah elemen Ty yang merupakan transposon kelompok retrotransposon. Ada dua kelas yakni elemen yang menyerupai retrovirus dan retroposon. Pembeda dari kedua jenis tersebut adalah ada tidaknya long terminal repeats yang memiliki orientasi sama. Elemen Ty hanya memiliki dua gen yakni TyA dan TyB. Tranposisi Ty1 melibatkan proses transkripsi balik. Elemen Ty juga menyebabkan terjadinya mutasi jika menyisip ke dalam suatu gen dalam kromosom khamir.

2.      Transposon pada Drosophila

 Pada Drosophila terdapat banyak sekali elemen transposon. Beberapa diantaranya adalah elemen copia yang merupakan elemen menyerupai virus, gypsy yang merupakan retroposon yang ukurannya lebih besar dari pada copia dan memiliki gen. Selain dua elemen tersebut ada juga elemen FB dan elemen P. Elemen FB terbentuk karena adanya proses denaturasi dan renaturasi gen, Sedangkan elemen P adalah transposon yang meyebabkan terjadinya disgenesi dihibrid. Pada Drosophila jenis lain terdapat transposon kecil yang disebut mariner dan Tc1. Tc1ini mempunyai ujung yang berulang balik. Drosophila juga memiliki retroposon (retrotransposon yang tidak memiliki LTR) yaitu, elemen F, elemen G dan  elemen I. Pada Drosophila ditemukan juga retroposon yang berada didaerah telomere yaitu HeT-A dan TART.

3.      Transposon pada Manusia

Kromosom manusia terdiri sekitar 44% DNA yang berasal dari elemen transposon, termasuk eleman yang menyerupai virus, retroposon dan retroposon yang mengalami mekanisme potong temple. Elemen transposon yang dominan adalah elemen L1 yang merupakan bagian sekuens kelompok LINE(long interpersed nuclear element). Elemen L1 juga merupakan retroposon yang otentik dan transposisi elemen ini melibatkan proses transkripsi elemen L1 menjadi RNA yang kemudian diikuti oleh transkripsi balik menjadi DNA. Beberapa penyakit manusia disebabkan oleh mutasi karena penyisipan oleh elemen L1, misalnya mutasi pada gen factor VIII yang menyebabkan hemophilia. Selain LINE, terdapat SINE (short interspersed nuclear element) yang mengandung tiga family yaitu elemen Alu, MIR dan Ther2/MIR.

Daftar Rujukan:

Campbell, dkk.2002. Biologi edisi kelima-jilid 1.Jakarta: Erlangga

Elrod, Susan. 2006. Schaum’s outlines GENETIKA edisi keempat.Jakarta: Erlangga

Gardner, E.J., dkk. 1991. Principle of Genetic. New York: Chichester-Brisbane Toronto-Singapore: John Wiley and Sons Inc.

Yuwono, Triwibowo. 2005. Biologi Molekular. Jakarta: Erlangga.

PERTANYAAN

1.      Bagaimana prinsip percobaab yang dilakukan oleh Harshey-Chase?

Adalah DNA mengandung fosfor tetapi tidak mengandung sulfur, sedangkan protein mengandung sulfur tetapi tidak mengandung fosfor. Hershey dan Chase menggunakan isotop radioaktif yang berbeda untuk menandai DNA dan protein. Mereka menandai  DNA dengan menggunakan fosfor radioaktif (³²P), dan menandai protein menggunakan sulfur radioaktif (³⁵S).

2.      Apa yang ingin ditunjukkan oleh Harshey-Chase dalam percobaannya?

Menunjukkan bahwa DNA merupakan informasi genetik dari sejenis virus yaitu bakteriofaga yang dikenal sebagai T2.Virus harus mengifeksi sebuah sel dan mengambil alih perangkat metabolisme sel inang untuk melakukan reproduksinya.

3.      Apakah manfaat dari mempelajari materi elemen transposabel?

Dengan mempelajari elemen transposabel kita dapat melihat berbagai jenis keanekaragaman makhluk hidup. Selain itu, elemen transposabel berperan penting dalam evolusi dan organisasi jasad hidup.

4.      Apakah keterkaitan antara elemen transposabel dalam proses mutasi?

Dengan adanya elemen transposabel di dalam kromosom menyebabkan gen tersebut rudak dan dapat terjadi mutasi. Mutasi gen ini disebabkan oleh penyisipan beberapa macam transposon. Sehingga terjadi kelainan pada gen yang akan diturunkan.