SEJARAH PENEMUAN DNA

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik;

artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap

organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus

tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss

Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya

di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru

dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel.

DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa

sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi

genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang

satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan

utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan

menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA

sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis

Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai

polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan

guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat

nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk

heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34

nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran

Sejarah Penemuan DNA Page 1

DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa

DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas

penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah

ini.

Sejarah penyelidikan genetik dimulai dengan Gregor Mendel "Bapak genetika". Dia

telah melakukan percobaan dengan tanaman tahun 1857 yang mengarah ke peningkatan

minat dalam penelitian genetika.

o Mendel

Mendel yang menjadi seorang biarawan dari Gereja Katolik Roma pada tahun

1843, belajar di Universitas Wina dari mana ia belajar matematika, dan kemudian

kemudian melaksanakan banyak eksperimen ilmiah.

Eksperimen terlibat menanam tanaman kacang selama 8 tahun.  Dia terpaksa

menyerah eksperimen ketika ia menjadi pemimpin di biara. Ia meninggal pada tahun

1884, tapi percobaan masih membentuk dasar genetika dan memberikan ide yang adil

dari warisan.

o Friedrich Miescher dan Richard Altmann

Friedrich Miescher (1844-1895) menemukan suatu zat yang ia disebut "nuclein"

pada tahun 1869. Kemudian dia terisolasi murni contoh bahan yang kini dikenal

sebagai DNA dari sperma salmon, dan pada tahun 1889 murid-Nya, Richard Altmann,

menamakannya "asam nukleat". Zat ini ditemukan hanya ada dalam kromosom.

o Albrecht Kossel

Sejarah Penemuan DNA Page 2

Albrecht Kossel (1879) menemukan asam nukleat. Dengan penelitian lebih lanjut,

diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga

merupakan polinukleotida. Satu nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat (PO4-).

Sedangkan nukleosida terdiri dari sebuah gula pentose dan sebuah basa nitrogen

berupa purin atau purimidin. Jadi, nukleosida adalah nukleotida tanpa fosfat,

sedangkan nukleotida adalah nukleosida dengan fosfat.

Asam deoksiribonukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3

macam molekul, yaitu:

1. Gula pentose (deoksiribosa).

2. Fosfat (PO4-).

3. Basa nitrogen, terdiri dari :

a. Purin : guanine (G) dan adenine (A)

b. Pirimidin : timin (T) dan sitosin (C)

Gambar Asam deoksinukleat :

Sejarah Penemuan DNA Page 3

  Jadi, suatu molekul nukleotida yang terdiri dari ikatan  gula basa dan fosfat yang

menyusun DNA dapat berbentuk:

1. Adenine nukleotida = adenin deoksiribosa fosfat.

2. Guanine nukleotida = guanine deoksiribosa fosfat.

3. Sitosin nukleotida = sitosin deoksiribosa fosfat.

4. Timin nukleotida = timin deoksiribosa fosfat.

o Frederick Griffith

Frederick Griffith, seorang ilmuwan, bekerja pada sebuah proyek pada tahun 1928

yang membentuk dasar bahwa DNA adalah molekul warisan.  Griffith ' s percobaan

terlibat tikus dan dua jenis radang paru-paru-satu adalah virulen dan lain bebas-

virulen. Ia disuntikkan virulen radang paru-paru ke mouse dan mouse

meninggal. Selanjutnya ia disuntikkan bebas-virulen radang paru-paru ke tikus dan

tikus yang selamat.

Setelah ini, dia memanas penyakit virulen untuk membunuh itu dan kemudian

disuntikkan ke mouse. Waktu ini binatang bertahan sebagai diprediksi. Terakhir ia

disuntikkan bebas-virulen radang paru-paru dan virulen radang paru-paru yang telah

dipanaskan dan dibunuh, ke mouse. Kali ini mouse meninggal.

Griffith berspekulasi bahwa membunuh bakteri virulen berlalu pada karakteristik

yang bebas-virulen untuk membuatnya virulen. Ia percaya karakteristik ini dalam

molekul warisan.  Ini lewat pada molekul warisan adalah apa yang disebut

transformasi.

Penemuan transformasi sel: Penelitian  Griffith (1928).

Sejarah Penemuan DNA Page 4

Perubahan bentuk dinding sel Streptococcus pneumonia

Penelitian Fred Griffith

Dua galur:                                           

                Smooth (S) – Virulent (gel coat)

                Rough (R)   – Kurang Virulen

Tikus disuntik dengan galur R and galur S yang dimatikan melalui pemanasan. Tikus

mati dan ditemukan hanya mengandung bakteri galur S.

o Oswald Avery

Oswald Avery dilanjutkan dengan percobaan Griffith di sekitar satu dekade

kemudian untuk melihat apa molekul warisan.  Dalam percobaan ini, ia

menghancurkan lipid, asam ribonukleat, karbohidrat, dan protein virulen radang paru-

paru.  Transformasi masih terjadi setelah ini.  Selanjutnya ia menghancurkan Asam

deoksiribonukleat.  Transformasi tidak terjadi. Dia telah menemukan dasar warisan.

o Phoebus Levene

Pada tahun 1929 Phoebus Levene di Rockefeller Institute diidentifikasi komponen

yang membentuk molekul DNA. Komponen-komponen adalah:

1. Empat basa

a. Adenina (A)

b. Sitosina (C)

c. Guanina (G)

d. Timina (T)

2. Gula

Sejarah Penemuan DNA Page 5

3. Fosfat

Dia menunjukkan bahwa komponen DNA terkait dalam urutan fosfat-gula-basis.

Dia mengatakan bahwa masing-masing unit adalah sebuah nukleotida dan menyatakan

molekul DNA terdiri dari serangkaian unit nukleotida yang dihubungkan bersama-

sama melalui gugus fosfat. Ia menyarankan bahwa ini membentuk ' tulang punggung '

molekul.

Namun, Levene berpikir rantai pendek dan dasar diulang dalam urutan tetap sama.

Itu Torbjorn Caspersson dan Einar Hammersten yang menunjukkan bahwa DNA

adalah polimer.

o Erwin Chargaff dan Chargaff's aturan

Untuk memahami lebih baik molekul DNA, ilmuwan berusaha untuk membuat

model untuk memahami cara kerjanya dan apa yang dilakukannya.  Pada 1940

ilmuwan lainnya yang bernama Erwin Chargaff menemukan pola dalam jumlah dari

empat basa: adenina, guanina, sitosina, dan timina.

Ia mengambil sampel DNA dari sel yang berbeda dan menemukan bahwa jumlah

adenina adalah hampir sama dengan jumlah timina, dan bahwa jumlah guanina adalah

hampir sama dengan jumlah sitosina.  Dengan demikian Anda bisa mengatakan: A =

T, dan G = C.  Penemuan ini kemudian menjadi Chargaff's aturan.

Erwin Chargaff menemukan bahwa organisme berbeda memiliki nisbah 4 basa

penyusun DNA yang berbeda.

Organisme A G C T

Escherichia coli 24,7 26,0 25,7 23,6

Khamir 31,3 18,7 17,1 32,9

Gandum 27,3 22,7 22,8 27,1

Salmon 29,7 20,8 20,4 29,1

Ayam 28,8 20,5 21,5 29,3

Sejarah Penemuan DNA Page 6

Hasil Penelitian Chargaff :

1. DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan organisme yang sama memiliki

komposisi basa yang sama.

2. Komposisi basa DNA beragam pada organisme yang berbeda.

3. Komposisi basa DNA suatu spesies tidak berubah oleh umur, nutrisi, dan

lingkungan.

4. Jumlah residu adenin selalu setara dengan jumlah residu timin, sedangkan jumlah

residu guaninn selalu setara dengan jumlah residu sitosin

o Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins

Kemudian dua peneliti Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins mencoba membuat

kristal molekul DNA. Mereka ingin mengambil gambar X ray DNA untuk memahami

bagaimana DNA bekerja.  Ini dua ilmuwan yang sukses dan memperoleh pola x-ray.

Pola yang muncul untuk mengandung janjang, seperti orang-orang di tangga antara

ke helai yang berdampingan. Mereka menemukan bahwa DNA memiliki bentuk helix.

o Watson dan Crick

Pada tahun 1953, dua ilmuwan, James d. Watson dan Francis Crick, mencoba untuk

menempatkan bersama-sama sebuah model DNA.  Mereka mengambil melihat

Franklin dan Wilkin ' s gambar X-ray dan membuat model mereka.

Mereka menciptakan model yang tidak berubah banyak sejak itu.  Model mereka

menunjukkan heliks ganda dengan sedikit janjang menghubungkan strands dua.

Janjang ini adalah Basa nukleotida.

Mereka juga menemukan bahwa jika mereka dipasangkan timina dengan adenina

dan guanina dengan DNA sitosina akan terlihat seragam.  Pasangan ini adalah juga

sesuai dengan Chargaff ' s aturan.

Mereka juga menemukan bahwa ikatan hidrogen yang dapat terbentuk antara dua

pasangan basa. Selain itu, setiap sisi adalah pelengkap yang lengkap yang lain.

Dengan dukungan data difraksi sinar-X dari Rosalind Franklin dan Maurice

Wilkins.

Dengan dukungan data analisis kimia basa nitrogen dari Erwin Chargaff.

Sejarah Penemuan DNA Page 7

Memformulasikan struktur DNA.

Mengelompokkan basa DNA menjadi purin dan pirimidin.

Memformulasikan model replikasi DNA.

Struktur kimia gen (DNA) menurut Watson-Crick yang berupa tangga berpilin

tersusun atas :

1. Gula dan fosfat sebagai induk/ibu tangga.

2. Basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga :

G dengan C dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (hydrogen).

T dengan A dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H (hydrogen)

o Alec Jeffreys

Pemrofilan DNA dikembangkan beberapa tahun kemudian pada tahun 1984 oleh

genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali

digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan

Enderby di Leicestershire, Inggris. Jadi mulai perjalanan penelitian DNA.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-

Stahl yang dilakukan tahun 1958.

Sejarah Penemuan DNA Page 8

DAFTAR PUSTAKA

Mandal, Ananya. 2011. Sejarah Penelitian DNA.

http://www.news-medical.net/health/History-of-DNA-Research-%28Indonesian%29.aspx.

Diakses pada tanggal 28 Februari. 2013.

Muslim, Analis. 2012. Mengenal DNA dan Sejarah Penemuannya.

http://analismuslim.blogspot.com/2012/01/mengenal-dna-dan-sejarah-penemuannya.html.

Diakses pada tanggal 28 Februari 2013.

Suryo, Genetika Manusia, (Yogyakarta: Gadjah Mada University Press, 1994). James D.

Watson, et.al., DNA Rekombinon (Suatu Pelajaran Singkat), terj. Wisnu Gunaryo, (Jakarta:

Erlangga, 1988).

Sejarah Penemuan DNA Page 9