CONTOH JURNAL GENETIKA ISOLASI DAN ELEKTROFORESIS
ISOLASI
DNA GENOM TUMBUHAN
PEPAYA (Carica papaya)
DAN ELEKTROPORESIS DENGAN SEL AGAROSA
Disusun Oleh:
Partner
5B
NAMA NIM
Edi Susanto 160805057
LABORATORIUM
GENETIKA DAN BIOLOGI MOLEKULER
DEPARTEMEN
BIOLOGI
FAKULTAS
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU ALAM
UNIVERSITAS
SUMATERA UTARAMEDAN
MEDAN
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris dan pernah menjadi negara swasembada
pada tahun 1998. Peningkatan jumlah penduduk yang sangat drastis tiap tahunnya
menjadi permasalahan dalam masyarakat, seperti peningkatan jumlah kebutuhan
pangan,papan dan sandang. Tata kota pun telah mengubah fungsi lahan-lahan
menjadi fungsi yang lain, misalnya perubahan gaya hidup telah mengalihfungsikan
lahan-lahan produktif tanaman pertanian menjadi pemukiman, industri,
pariwisata, tempat usaha bahkan sarana transfortasi. Hal ini jelas akan
mengurangi produksi tanaman (Arianti, 2010).
DNA
menyimpan informasi penting tentang struktur hewan atau tumbuhan, dan membantu langsung organism seperti tumbuh dan mengelola tugas-tugas sehari-hari. Kromosom berfungsi sebagai penyimpanan untuk bahan penting ini, secara berkala membagi bersama dengan sel dan mereplikasi untuk membuat salinan DNA yang
dikandungnya. Kromosom juga sangat penting dalam reproduksi seksual, karena mereka memungkinkan organisme untuk menyampaikan materi genetik pada keturunan. Dalam organisme dengan inti sel, yang dikenal sebagai eukariotik, kromosom ditemukan dalam nukleus. Sebagian besar organism memiliki satu sel Kromosom juga sangat penting dalam reproduksi seksual, karena mereka memungkinkan organisme untuk menyampaikan materi genetik pada keturunan. Dalam organisme dengan inti sel, yang dikenal sebagai eukariotik, kromosom ditemukan dalam nukleus. Sebagian besar organisme memiliki satu sel kromosom yang dating berpasangan. Pada sel struktural, setiap sel mempertahankan satu sel lengkap kromosom, dalam apa yang dikenal sebagai bentuk diploid, mengacu pada fakta bahwa sel kromosom lengkap. Proses kehidupan merupakan suatu proses
metabolisme yang berlangsung di dalam sel. Penentuan sifat organisme dilakukan oleh gen melalui pengendalian proses metabolisme dengan cara mengatur reaksi-reaksi kimia yang menyusun suatu lintasan metabolisme. Proses metabolisme merupakan rangkaian dari jutaan reaksi kimia (Lini, 2008).
1.2
Tujuan Praktikum
Tujuan dari praktikum ini adalah:
a. Mengetahui tahapan dan prinsip isolasi DNA genom dari tumbuhan secara sederhana.
b.
Mengetahui cara
membuat gel agarose.
c.
Mendeteksi DNA pada
gel agarose.
1.3 Manfaat Praktikum
Manfaat dari praktikum ini adalah:
a.
Dapat mengetahui tahapan dan prinsip isolasi DNA genom dari tumbuhan secara sederhana.
b. Dapat Mengetahui cara membuat gel agarose.
c. Dapat Mendeteksi DNA pada gel agarose.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 DNA
Kromosom manusia yang berjumlah
23 pasang, mengandung ribuan
gen yang merupakan rantai pendek dari DNA yang membawa kode informasi tertentu dan spesifik untuk satu macam polipeptida yang harus disintesa oleh sel. Genom manusia merupakan susunan dari DNA pada semua kromosom dengan panjang total (haploid)
sekitar 3 juta kb (3.000 Mb). Pada 46 buah kromosom, jumlah pasangan basa pada sekitar 6 x 109
pasangan basa
DNA. Perkiraan terakhir jumlah gen pada manusia berdasarkan pada Human Genome Sequences yang
dikeluarkan oleh Celera Genomics dan Human Genome Project (2001)
adalah sekitar
26.000 - 40.000. Jumlah DNA bervariasi dari satu kromosom ke kromosom yang lain.
Paling panjang adalah kromosom dengan jumlah sekitar 263 Mb dan
paling pendek adalah kromsom no. 21 sekitar
50 Mb. Genom berpotensi mengalami mutasi yaitu perubahan pada kromosom, gen dan DNA.
DNA merupakan sepasang rantai/untai panjang polinukliotida berbentuk spiral ganda
(double helix) yang dihubungkan dengan ikatan hydrogen dan berdiameter sekitar 2nm. Sebuah nukliotida tersusun dari molekul gula, basa dan gugus fosfat. Empat jenis basa nitrogen yang
terikat pada molekul gula dan saling berpasangan adalaha denin (A) dengan timin (T) melalaui ikatan ganda hidrogen, dan guanin (G) dengan sitosin (C) melalui ikatan tiga hidrogen. Dengan adanya ikatan antara dua untai polinukliotida ini, maka tiap untai DNA adalah komplementer dengan untai DNA lainnya (Alatas, 2006).
2.3 Fungsi DNA
Analisis sitogenetika khusus
sifat-sifat morfologi kromosom (bentuk dan ukuran) dapat menghasilkan informasi
susunan kromosom (kariotipe). Informasi genetik ini berguna untuk pengembangan tanaman
khususnya berkaitan dengan kegiatan pemuliaan tanaman baik penerapan secara
langsung maupun tidak. Penggunaan informasi genetik dalam pemuliaan tanaman secara tidak langsung
yaitu berupa peningkatan pengetahuan susunan genetik suatu jenis tanaman dan
secara langsung berupa penerapan teknik sitogenetika untuk perbaikan sifat
tanaman. Terdapat tanaman yang memiliki kekhasan tersendiri. Kekhasan buah
terdapat pada warna buah, ukuran, rasa yang manis segar. Informasi genetika
tanaman belum banyak diketahui. Informasi genetika berkaitan erat dengan
kromosom sebagai komponen pembawa sifat genetik. Informasi tenang sifat-sifat
morfologi kromosom (bentuk dan ukuran) dan susunan kromosom (kariotipe) tanaman
(Sarasmiyarti, 2008).
Fungsi DNA dalam intisel adalah untuk mengendalikan faktor-faktor keturunan (proses
pewarisan) dan sintesa
protein yang terkait dengan peranan penting nya dalam mengatur aktivitas sel. Sebagai pembawa informasi genetik, DNA berperan dalam penyimpanan, replikasi,
rekombinasi dan penghantaran informasi genetik. Dalam setiap molekul DNA urutan nukleotida sudah baku
karena urutan ini merupakan isyarat bagi normalnya informasi genetik. Urutan
dari pasangan basa pada untai DNA mengandung informasi genetik dalam bentuk
kode yang menyandi sejumlah besar protein yang ada dalam sel
(Alatas, 2006).
2.4 Kerusakan
DNA
Paparan radiasi dapat
menimbulkan kerusakan baik pada tingkat molekuler, seluler ataupun
jaringan/organ. Dosis radiasi harus mencapai tingkat ambang tertentu untuk
dapat menimbulkan kerusakan akut, tetapi tidak sama halnya dengan kerusakan
geneik atau induksi kanker. Secara teori, dosis radiasi sangat rendah sudah
cukup untuk menimbulkan kerusakan, berarti bahwa tidak ada tingkat dosis yang
berbahaya secara homogen. Bahkan pada dosis yang relatif lebih tinggibtidak tidak
setiap orang mengalami tingkat kerusakan yang karena adanya perbedaan tingkat
kemampuan dan ketepatan mekanisme perbaikan terhadap kerusakan yang timbul
akibat radiasi. Mutasi yang terjadi secara alamiah ataupun spontan pasa sel
somatik dan germinal masing-masing memberikan konribusi pada induksi kanker
danpenyaki genetik yang diwariskan
(yaitu penyakit herediter). Kerusakan yang terjadi dapat diperbaiki tanpa
kesalahan sehingga struktur DNA kembali seperti semula dan tidak menimbulkan
perubahan fungsi pada sel. Tetapi dalam kondisi tertentu, proses perbaikan
tidak berjalan sebagaimana mestinya sehingga walaupun kerusakan dapat
diperbaiki tetapi tidak tepat ataupun sempurna sehingga menghasilkan DNA dengan
struktur yang berbeda, yang dikenal dengan mutasi. Kerusakan yang terjadi pada
sebuah sel somatik yang tidak dapat mengalami proses perbaikan secara benar dan
tepat maka akan terjadi mutasi somatik. Tetapi bila kerusakan terjadi pada sel
telur atau sel sperma, maka akan terjadi mutasi genetik. Sebuah mutasi genetik berpotensi
untuk menimbulkan perubahan yang dapat diamati pada generasi berikutnya
(Alatas, 2006).
Pada
dekade terakhir telah dijumpai banyaknya
penemuan tentang penggunaan radiasi khususnya sinar gamma, untuk evolusi
varietas unggul tanaman pertanian dalam bidang ekonomi. Misalnya dalam usaha
pemuliaan tanaman dengan induksi mutasi dengan mengguanakan iradiasi sinar
gamma. Induksi iradiasi dengan sinar gamma memberikan pengaruh yang berbeda
antara tanaman. Perbedaan tersebut dipengaruhi oleh tingkat radiosensitifitas
masing-masing tanaman selain perbedaan tingkat radiosensitifitas, pengaruh
iradiasi pada suatu jenis tanamn juga tergantung pada tingginya dosis iradiasi
yang diberikan. Dosis iradiasi pada tanaman menyebabkan terganggunya
kesimbangan hormon dan aktifitas enzim pada tanaman. Sinar gamma menyebabkan
adanya bentuk-bentuk mutasi pada tanaman kacang panjang (cowpea), kacang hijau (mungbean)
dan tanaman kunyit (curcuma) yang
terlihat dan di kelompokkan pada tinggi tanaman, modifikasi atau abnormalitas
daun, variasi cabang, mutasi pada bunga, polong dan biji. Iradiasi sinar gamma
menyebabkan kelainan pada tahap – tahap pembelahan mitosis. Salah satu penyebab
terjadinya perubahan fenotip adalah adanya kelainan pada saat pembelahan sel
baik pada saat mitosis maupun meosis. Pada saat pembelahan sel kromosom sangat
sensitif terhadap mutagen, sehingga akan mudah mengalami kerusakan, kromosom
alan lebih sensitif pada tahap profase saat pembelahan mitosis (Palupi, 2015).
2.4 Isolasi DNA
Isolasi
DNA genomik berkualitas tinggi sering merupakan langkah awal untuk analisis
genetika molekuler dan sangat penting untuk banyak aplikasi dalam penelitian
molekuler. Kriteria untuk kualitas DNA adalah kemurnian, stabilitas dan
integritas dan ukuran molekul.kuantitas juga sering merupakan masalah penting, terutama
untuk materi dengan sumber daya terbatas. mungkin ada banyak protokol dan
teknik isolasi DNA yang tersedia. namun hanya beberapa protokol yang memenuhi
kriteria yang disebutkan di atas, meskipun umumnya mereka bekerja berdasarkan
prinsip yang sama. kit isolasi DNA komersial umum sangat tersedia, mengubur DNA
pada matriks afinitas. kit ini mahal dan sulit untuk beradaptasi dengan
berbagai jumlah bahan awal, tetapi memungkinkan standarisasi lengkap, keluaran
tinggi dan otomatisasi. protokol yang dijelaskan dalam bab ini memungkinkan
isolasi DNA dengan kualitas dan kemurnian yang sangat tinggi dalam waktu yang
wajar dan tanpa menggunakan bahan yang mahal atau langka. Protocol dapat dengan
mudah diadaptasi untuk aplikasi berskala besar dan menghasilkan DNA berkualitas
baik bahkan dengan sejumlah kecil bahan sampel dengan sedikit atau tanpa
kontaminan protein (Doolan, 2002).
Ada
banyak kesulitan yang terkait dengan isolasi asam nukleat tanaman yang
tidak terdegradasi yang bebas dari kontaminasi protein dan polisakarida.
Metode ekstraksi yang berbeda diperlukan karena kelompok tanaman yang
berbeda diperlukan karena kelompok tanaman yang
berbeda mengandung beragam senyawa sekunder
yang dapat mengganggu isolasi. Titik eksperimental utama yang
paling banyak disetujui oleh referensi adalah kebanyakan sel tumbuhan memilki dinding sel yang
sangat keras, oleh karena itu metode yang
kuat diperlukan untuk menghancurkan sel-sel yang
terbuka. Efisiensi dari kekuatan fisik yang
diberikan pada jaringan sangat penting
(Croy, 1993).
2.5 Proses RADP
Tahapan
dalam proses analisis keragaman genetik menggunakan RAPD yaitu isolasi DNA
genom, pemurnian dan penetapan kualitas dan kuantias DNA, seleksi primer, dan
analisis polimorfisme. Permasalahan yang umum ditemui dalam proses isolasi DNA
tanaman adalah degredasi DNA oleh enzim endonukleasse, tingginya kandungan
polisakarida, ssenyawa inhibitor seperti polofenol dan metabolik skunder lain
yang dapat mengganggu reaksi enzimatik tingkat pemurnian DNA hasil isolasi juga
menjadi salah ssatu faktor penentu keberhasilan proases amplifikasi DNA
menggunakan primer acak seperti analisis RAPD. Protokol isolasi DNA tanaman dan
amplifikasi menggunakan primer acak telah banyak dikembangkan, namun tidak
setiap prosedur dapat di a[likassikan pada setiap spesies tanaman sekalipun
memiliki hubungan kekerabtan yang dekat atau jenis yang sama (Setyowati, 2013).
2.6
Elektroforesis
Banyak pendekatan yang digunakan untuk mempelajari
molekul-molekul DNA melibatkan elektroforesis gel (gel electrophoresis). Teknik ini menggunakan gel dari polimer,
misalnya polisakarida. Gel bekerja sebagai penapis molekul untuk memisahkan
asam nukleat atau protein berdasarkan ukuran, muatan listrik dan sifat-sifat
lain. Karena mengandung muatan negatif pada gugus-gugus fosfatnya, molekul asam
nukleat bergerak ke arah kutup positif dalam medan listrik. Saat bergerak
kisi-kisi serat polimer menjadikan molekul panjang lebih sulit bergerakdari
pada molekul pendek, sehingga molekul-molekul terpisah berdasarkan panjang.
Dengan demikian, elektroforesis gel memisahkan campuran molekul DNA lurus
menjadi pita-pita, yang masing-masing terdiri atas molekul-molekul DNA yang
panjangnya sama. Satu lagi aplikasi yang bermanfaat dari teknik ini adalah
analisis fragmen restriksi (restriction
fragment analysis), yang dapat dengan cepat menyediakan informasi berguna
tentang skuens DNA. Dalam tipe analisis ini, fragmen DNA yang dihasilkan
melalui digesti molekul DNA oleh enzim restriksi (pemotong) dipilah-pilah
dengan elektroforesis gel. Ketika campuran fragmen restriksi menjalani
elektroforesis, campuran itu menghasilkan pola pita yang khas untuk molekul
awal dan enzim restriksi yang digunakan (Campbell dkk, 2008).
2.7
Elekroforasi
Dalam elektroforasi (electroporation),
sengatan listrik sejenak yang diberikan pada larutan yang mengandung sel akan
menciptakan lubang-lubang sementara pada membran plasma sel, yang dapat
dilewatti DNA saat memasuki sel. Kemungkinan yang lain, ilmuan dapat
menyuntikkan DNA secara langsung ke dalam sel-sel eukariot tunggal dengan
menggunakan jarum berukuran microskopik. Untuk memasukkan DNA ke dalam sel
tumbuhan. Apabila DNA yang
diintroduksikan digabungkan ke dalam genom sel melalui rekombinasi genetik,
maka DNA itu dapat diekspresikan oleh sel. Elektoforesis gel digunakan untuk
memisahkan asam nukleat atau protein yang memiliki bperbedaan ukuran, muatan
listrik, atau sifat-sifat fisik yang lain. Molekul DNA dipisahkan oleh
elektroforesis gel dalam analisis fragmen restriksi kedua gen hassil klona dan
DNA genom (Campbell dkk, 2008).
BAB 3
BAHAN DAN
METODE
3.1 Waktu dan Tempat
Praktikum Isolasi DNA Genom Tumbuhan dan Elektroforesis dengan Gel Agarosa dilaksanakan pada hari Rabu 04 April 2018 dan Jum’at 13 April 2018,
pada pukul
14:00 WIB sampai dengan selesai di Laboratorium Genetika dan Biologi Molekuler Departemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Sumatera Utara, Medan.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang
digunakan pada praktikum ini adalah beaker
glass, pisau, pengaduk, spatula, tabung reaksi, mortal, pistil, pemanas, alat elektroforesis, erlenmeyer, gelas ukur,
dan micropipet. Sedangkan bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah kertas saring, plastik klep, deterjen,
akuades, garam dapur,
etanol absolute, buah pepaya (Carica
papaya), tip, tub, dan gel doc.
3.3
Prosedur
3.3.1 Isolasi DNA Genom Tumbuhan
Larutkan
deterjen
dengan
akuades 100 ml didalam
beaker glass dan
diaduk
pelan
selama 15 menit (jangan
sampai
berbusa). Selanjutnya ditambahkan 4 spatula garam
dapur
kemudian
diaduk
selama 10 menit
sampai
diperoleh
campuran yang homogen.
Diambil 100 gram buah dan ditambah 20 ml akuades
kemudian di hancurkan. Lalu
diambil
sampel yang telah
dihancurkan
sebanyak 20 ml, lalu campurkan kedalam 20 ml larutan
ekstraksi, dipanaskan
pada
suhu 65oC selama
10 menit. Saring campuran dan masukkan 5 ml kedalam
tabung
reaksi. Tambahkan 5 ml
etanol dingin secara perlahan kedalam tabung reaksi. Kemudian
amati
perubahan yang terjadi
(proses terbentuknya DNA yang meliputi warna, bentuk dan waktu). Setelah
diamati
dimasukkan DNA ditambah
etanol
dingin (Benang-benang DNA)
kedalam tube secara perlahan (jangan
sampai
terputus). Lalu
didiamkan
selama
semalaman. Selanjutnya di sentrifuse
pada
kecepatan 10.000 rpm selama
10 menit, ditambah alcohol 70% , di sentrifuse
kembali
pada
kecepatan 10.000 rpm selama
5 menit. Kemudian dikering anginkan dan ditambahkan ddH20, kemudian di larutkan.
3.3.2
Elektroforesis Pada Gel Agarosa
Buatlah gel agarosa 1% dengan cara
menimbang agarosa 0.2 g untuk dilarutkan ke dalam bufer TAE 1x hingga volume 20
ml. Didihkan larutan agarosa hingga mendidih sempurna. Siapkanlah baki gel
agarosa, pasang sisir elektroforesis di salah satu ujung baki gel agarosa
dengan menyentuh dasar baki. Tempelkan erlenmeyer ke tangan untuk memeriksa
suhu larutan agarosa, jika suhu telah turun sekitar 50-60 0C,
homogenkan sebentar. Tuangkanlah larutan ke dalam baki gel agarosa, biarkan
hingga memadat. Ambillah sisir dengan hati-hati, masukkan baki yang telah
berisi gel agarosa ke dalam tangki elektroforesis byang telah diisi dengan
larutan bufer TAE 1x (pastikan gel terendam seluruhnya). Siapkan sekitar 5 cm
kertas parafilm di dekat tangki elektroforesis. Dimasukkan 10 mikroliter sampel
DNA dan 2 mikroliter loading bdye 6x ke dalam sumuran gel agarosa dengan
mencampurkan kedua bahan secara merata pada kertas parafilm menggunakan
mikropipet, buatlah catatan nomor sumuran dan jenis sampel DNA yang dimasukkan,
hubungkan kabel dari sumber arus ke tangki elektroforesis, aturlah voltase dan
waktu running hingbga diperoleh angka 80 V dan 30 menit dengan cara menekan
ombol yang sesuai pada sumber arus, jalankan elektroforesis dengan cara menekan
tombol run pada sumber arus, elektroforesis
akan berhenti bila waktu yang ditetapkan sudah habis. Keluarkan gel dan rendam
dalam larutan ethidium 10 menit, kemudian 5 menit, letaqkkan gel diatas UV
transluminator, nyalakan Uvnya. Amati pita-pita DNA yang tervisualisasi.
DAFTAR PUSTAKA
Alatas
Z, 2006. Efek Pewarisan Akibat Radiasi Pengion.
Jurnal Iptek Ilmiah Populer. 8(2):65-74.
Arianti e, Sutopo, Suwarto, 2010. Kajian Status Hara
Makro Ca, Mg, dan S Tanah Sawah Kawasan Industri Daerah Kabupaten Karanganyar. Jurnal Ilmu Tanah dan Agroklimatologi.
7(1):51-58.
Campbell NA, Reece JB, Urry LA, Cain ML, Wasserman SA,
Minorsky PV, Jackson RB. 2008. BIOLOGI Edisi Kedelapan Jilid Satu. Erlangga.
Jakarta. Page: 436-439.
Croy RRD,
1993. Plant Moleculer Biology. Academic
Press. USA. Page: 21. Jurnal Ilmu Tanah dan Agroklimatologi. 7(1):51-58.
Doolan DL, 2002. Malaria
Methods and Protocols. Humana Press. USA. Page: 159.
Lini
S, 2008. Kelainan Jumlah Kromosom 21 Pada Ibu Hamil Terhadap Janin Yang ada di Kandungannya. Jurnal Kesehatan. (1)1:
18-25.
Palupi N, 2015. Proses Mitosisi Rosella Merah (Hibiscus sabdariffa L.) Pasca Iradiasi
Sinar Gamma. Skripsi Program Studi Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi UIN
Sunan Kalijaga. Hal:15-22.
Sarasmiyarti A, 2008. Analisis Sittogenetika Tanaman
Manggis (Garsinia mangostana L.)
Jogorogo. Sripsi Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret. Hal:1-25.
Setyowati, N.
2013. Optimasi Isolasi DNA dan PCR-RAPD Pada Tanaman Garut (Maranta arundinaea L.) Lokal Dry.
Uniersitas Negri Islam Sunan Kalijaga: Yogyakarta.
Tidak ada komentar: