Selasa, 25 Maret 2014

TIPE ENZIM RESTRIKSI

Enzim restriksi

Sejarah

Enzim restriksi atau endonuklease restriksi adalah enzim yang memotong molekul DNA. Enzim ini memotong DNA pada rangka gula-fosfat tanpa merusak basa. Setiap enzim mempunyai sekuens pengenalan yang unik pada utas DNA, biasanya sepanjang 4-6 pasang basa.

Pada akhir 1960-an, ilmuwan Stewart Linn dan Werner Arber mengisolasi dua contoh enzim yang berperan dalam menghambat pertumbuhan bakteriofag yang menyerang E. coli. Salah satu enzim bekerja memetilasi DNA, sedangkan enzim yang satunya bekerja memotong DNA yang tidak termetilasi pada beberapa lokasi di sepanjang molekul DNA. Enzim yang pertama disebut metilase (methylase), sedangkan enzim yang satunya disebut nuklease restriksi (restriction nuclease). Kemudian pada tahun 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox, dan T.J. Kelley, yang bekerja di John Hopkins University, mengisolasi dan mengkarakterisasi enzim nuklease restriksi pertama. Enzim ini berasal dari bakteri Haemophilus influenzae, dan diberi nama HindII. Enzim ini selalu memotong molekul DNA pada sekuen spesifik dengan panjang situs pengenalan enam pasang basa.

Sekuens pengenal enzim restriksi

Tabel 1 Contoh enzim restriksi beserta sekuen pengenalannya
Enzim Sekuen Pengenalan
BamHI
GGATCC
CCTAGG
NotI
GCGGCCGC
CGCCGGCG
Sau3AI
GATC
CTAG
SacI
GAGCTC
CTCGAG
Sst I
GAGCTC
CTCGAG
HinfI
GANTC
CTNAG
XhoII
PuGATCPy
PyCTAGPu
Sekuen pengenalan atau sering disebut juga situs pengenalan merupakan sekuen DNA yang menjadi tempat menempelnya enzim restriksi dan melakukan pemotongan pada sekuen tersebut.[ Panjang sekuen pengenalan enzim restriksi berbeda-beda, seperti enzim EcoRI, SacI, dan SstI mempunyai sekuen pengenalan sepanjang 6 pasang basa, sedangkan NotI 8 pasang basa, dan Sau3AI hanya 4 pasang basa. Kebanyakan dari enzim restriksi bersifat palindromik (palindromic) yang berarti sekuen pengenalan sama jika dibaca dari 5’\rightarrow3’ baik utas atas maupun utas bawah. Contohnya adalah HindIII dengan situs pengenalan 5’-AAGCTT-3’ (utas atas)/3’-TTCGAA-5’ (utas bawah).
Enzim restriksi yang berbeda, dapat mempunyai situs pengenalan yang sama, contohnya: SacI dan SstI. Ezim yang mempunyai situs pengenalan yang sama disebut dengan istilah isoschizomers. Dalam beberapa kasus, isoschizomers juga memotong DNA pada tempat yang sama, namun beberapa tidak demikian.
Situs pengenalan pada enzim restriksi dapat pasti atau ambigu. Seperti contohnya pada BamHI, enzim ini sudah pasti memotong pada sekuen GGATCC. Sementara itu, situs pengenalan HinfI adalah GANTC. N dalam situs pemotongan HinfI berarti dapat diganti oleh basa apa saja, inilah yang dimaksud dengan situs ambigu. Contoh lainnya situs ambigu adalah XhoII. Enzim ini mempunyai situs pemotongan PuGATCPy. Pu merupakan singkatan dari purin (basa A atau G), sedangkan Py merupakan singkatan dari pirimidin (pyrimidine) (basa T atau C). Jadi XhoII dapat mengenali dan memotong sekuen AGATCT, AGATCC, GGATCT dan GGATCC.
Situs pengenalan satu enzim, dapat mengandung situs pengenalan enzim lainny. Situs pengenalan BamHI mengandung situs pengenalan Sau3AI. Oleh karena itu, semua sekuen pemotongan BamHI akan dipotong oleh Sau3AI, tapi tidak sebaliknya.

Perkiraan Pemotongan

Panjang dari sekuen pengenalan memengaruhi seringnya enzim restriksi memotong DNA dalam ukuran tertentu. Misalnya pada enzim yang memiliki panjang 4 basa, enzim ini diperkirakan akan memotong setiap 256 nukleotida. Perhitungan tersebut diperoleh dengan mengasumsikan setiap basa mempunyai kemungkinan yang sama untuk muncul, yaitu sebesar 1/4 (kemungkinan muncul 1 dari 4 basa). Jadi jika sekuen pengenalan mempunyai panjang 6 basa, maka perhitungannya menjadi: (1/4)6 = 1/4096. Perhitungan ini hanya sebagai perkiraan, pada kenyataannya belum tentu demikian. Beberapa sekuen bisa jadi lebih sering atau lebih jarang ditemui dalam suatu organisme. Seperti pada mamalia, sekuen CG sangat jarang ditemui sehingga enzim HpaII yang mempunyai sekuen pengenalan CCGG akan lebih jarang memotong pada DNA mamalia.
Enzim restriksi yang mempunyai sekuen pengenalan yang pendek akan menghasilkan banyak potongan DNA; sedangkan jika mempunyai sekuen pengenalan yang panjang, akan dihasilkan potongan DNA yang lebih sedikit. Baik enzim yang mempunyai sekuen pemotongan pendek maupun panjang, mempunyai fungsi masing-masing dalam rekayasa genetika.
Beberapa enzim sering yang digunakan dalam laboratorium dibagi menjadi tiga berdasarkan perkiraan pemotongan:

6-cutters

Ezim restriksi yang tergolong dalam 6-cutters memiliki situs pemotongan yang spesifik pada 6 nukleotida. Ezim ini cocok digunakan untuk pekerjaan kloning sehari-hari karena enzim ini lumayan sering memotong satu atau dua situs pada plasmid, namun jarang memotong bagian penting seperti titik asal replikasi (origin of replication) atau gen resisten ampisilin. Contoh enzim 6-cutters adalah HindIII (A\downarrowAGCTT) yang memotong genome bakteriofage lambda (48 kbp) pada 7 situs.

8-cutters

Enzim restriksi ini mempunyai situs pengenalan sepanjang 8 nukleotida; cocok digunakan untuk membentuk kromosom menjadi potongan-potongan yang spesifik dalam ukuran yang besar. Sebagai contoh: PacI (enzim 8-cutters) memotong-motong kromosom E. coli menjadi 20 bagian, sedangkan BamHI (enzim 6-cutters) memotong sekitar 300 bagian. Jika langsung menggunakan enzim 6-cutters, maka fragmen yang dihasilkan terlalu kecil dan banyak. Untuk itu digunakan enzim 8-cutters terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan menggunakan enzim 6-cutters.

4-cutters

Enzim restriksi ini cocok untuk percobaan yang menginginkan pemotongan pada beberapa situs yang potensial. Contohnya: jika ingin mengumpulkan fragmen DNA secara acak, dan pada potongan tersebut terdapat gen yang diinginkan; dapat dilakukan digestsi parsial (partial digestion) menggunakan enzim 4-cutters.

Penamaan Enzim Restriksi

Pada dasarnya, penamaan enzim restriksi diambil dari nama bakteri yang menghasilkan enzim tersebut. Seperti contohnya enzim EcoRI yang memiliki pola:
Kependekan
Kepanjangan
Deskripsi
E
Escherichia
genus
co
coli
species
R
RY13
strain
I
Urutan penemuan
Urutan enzim yang ditemukan pada bakteri

Jenis-jenis enzim restriksi

Enzim restriksi secara tradisional dibagi menjadi 3 tipe berdasarkan komposisi subunit, posisi pemotongan, spesifisitas sekuens dan kofaktor yang diperlukan:

Enzim restriksi tipe I

Enzim restriksi ini kompleks dengan multisubunit, memotong DNA secara acak dan jauh dari sekuens pengenalannya. Pada awalnya enzim ini dikira langka; tapi setelah analisis sekuens genom, enzim ini ternyata umum. Enzim restriksi tipe I ini memiliki pengaruh besar dalam biokimia, namun mempunyai nilai ekonomis yang rendah karena tidak dapat menghasilkan potongan fragmen DNA yang diinginkan sehingga tidak diproduksi.

Enzim restriksi tipe II

Enzim ini memotong DNA dekat atau pada situs pengenalan. Enzim ini menghasilkan fragmen-fragmen sesuai dengan yang diinginkan sehingga biasa digunakan untuk analisis DNA dan kloning gen. Enzim tipe II yang umum digunakan adalah HhaI, HindIII, EcoRI, dan NotI; dan enzim-enzim tersebut tersedia secara komersil. Enzim ini tergolong kecil dengan subunit yang memiliki 200-350 asam amino dan memerlukan Mg2+ sebagi kofaktor. Selanjutnya enzim jenis tipe II yang umum, biasanya digolongkan sebagai tipe IIs, adalah FokI dan AlwI. Enzim ini memotong diluar situs pengenalan, berukuran sedang, 400-650 asam amino, dan memiliki 2 domain khusus. Domain pertama untuk berikatan dengan DNA, sedangkan domain yang satunya untuk memotong DNA.

Enzim restriksi tipe III

Enzim restriksi tipe II ini merupakan enzim restriksi yang tidak digunakan dalam laboratorium. Hal ini dikarenakan enzim ini memotong di luar situs pengenalan dan membutuhkan dua sekuen dengan orientasi berlawanan pada DNA yang sama untuk menyelesaikan pemotongan sehingga enzim ini jarang menghasilkan potongan sempurna.

Keadaan Restriksi

Enzim restriksi pada umumnya bekerja pada pH 7,4; suhu 37 °C; dan memerlukan bermacam-macam kekuatan ionik, tergantung dari jenis enzimnya. Akan tetapi, beberapa enzim memerlukan optimasi khusus agar proses restriksi berjalan dengan baik. Dalam larutan stok, enzim restriksi biasanya dikemas bersama dengan 10X larutan penyangga reaksi yang telah dioptimasi. Buffer reaksi dapat digolongkan menjadi empat jenis berdasarkan kekuatan ionik-nya:
  1. 0 mM NaCl = low salt buffer (L)
  2. 50 mM NaCl = medium salt buffer (M)
  3. 100 mM NaCl = hi salt buffer (H)
  4. 150 mM NaCl = very high salt buffer (VH)
Ketika melakukan digesti dengan 2 atau lebih enzim restriksi yang berbeda buffer reaksinya, perlu dilihat rujukan tabel aktivitas enzim tersebut pada buffer reaksi tertentu. Misalnya: reaksi digesti dilakukan dengan menggunakan EcoRI (garam tinggi) dan HpaII (garam rendah, KCl). Setelah dilihat pada tabel, kedua enzim aktif pada keadaan garam sedang. Oleh karena itu, digunakan buffer reaksi dengan konsentrasi KCl sedang. Buffer reaksi yang digunakan adalah KCl karena HpaII memerlukan KCl, bukan NaCl; sedangkan EcoRI dapat menggunakan kedua garam tersebut. Kondisi optimal ketika melakukan proses digesti sangat penting. Karena jika kondisi optimal tidak tercapai, enzim akan memotong secara tidak normal. Contohnya: EcoRI pada buffer reaksi dengan konsentrasi garam rendah tidak hanya memotong pada situs pengenalan normal G\downarrowAAATTC, namun akan juga memotong situs pengenalan \downarrowAATT. Aktifitas seperti ini dinamakan star activity.

Hasil Pemotongan Enzim Restriksi

Enzim restriksi yang biasa digunakan dalam laboratorium biologi molekuler memotong molekul DNA pada situs pengenalan dan menghasilkan salah satu dari ketiga jenis pola hasil pemotongan. Ketiga pola hasil pemotongan enzim restriksi sebagai berikut:

Ujung menggantung 5’

Enzim restriksi memotong secara asimetris pada situs pemotongan, menghasilkan hasil pemotongan memanjang pada ujung 5’. Contoh enzim yang menghasilkan ujung menggantung 5’ adalah BamHI
Pola Ujung menggantung 5' oleh enzim BamHI

Ujung menggantung 3’

Enzim restriksi ini juga memotong secara asimetris pada situs pengenalan, namun menghasilkan hasil pemotongan memanjang pada ujung 3’. Contoh enzim yang menghasilkan pola seperti ini adalah KpnI
Pola Ujung menggantung 3' oleh enzim KpnI

Ujung tumpul

Enzim ini memotong secara simetris antara kedua utas DNA sehingga menghasilkan ujung tumpul. Contoh enzim yang menghasilkan pola seperti ini adalah SmaI
Pola Ujung tumpul oleh enzim SmaI
Pola ujung menggantung, baik yang 3’ ataupun 5’, sering disebut juga dengan ujung lengket (sticky ends) atau ujung kohesif (cohesive ends). Pola seperti ini lebih mudah menempel (annealing) dengan pasangan DNA nya karena adanya ikatan basa antara ujung-ujung yang menggantung.

Menghentikan Proses Digesti

Setelah proses inkubasi selesai, reaksi digesti enzim dapat dihentikan dengan menambahkan EDTA. Penambahan EDTA akan mengkelat ion logam; dalam reaksi ini ion logam yang dikelat adalah Mg2+. Untuk beberapa tipe enzim lainnya, inaktivasi dapat dihentikan dengan cara pemanasan; menggunakan pendenaturasi protein, contohnya fenol atau kloroform; atau memisahkan enzim dari DNA menggunakan kolom kromatografi.

Contoh Enzim Restriksi

Enzim restriksi yang umum digunakan berasal dari tipe II, berikut contohnya:
Subtype Contoh Situs Pengenalan
Orthodox EcoRI G\downarrowAATTC
CTTAA\uparrowG

EcoRV GAT\downarrowATC
CTA\uparrowTAG

BglI GCCNNNN\downarrowNGGC
CGGN\uparrowNNNNCCG
Type IIS FokI GGATGN9\downarrowNNNN
CCTACN9NNNN\uparrow
Type IIE NaeI GCG\downarrowCGC
CGC\uparrowGCG
Type IIF NgoMIV G\downarrowCCGGC
CGGCC\uparrowG
Type IIT Bpu10I CC\downarrowTNAGC
GCANT\uparrowCG

BslI CCNNNNN\downarrowNNGG
GGNN\uparrowNNNNNCC
Type IIG Eco57I CTGAAGN14NN\downarrow
GACTTCN14\uparrowNN
Type IIB BcgI NN\downarrowN10CGATN6TGCN10NN\downarrow
\uparrowNNN10GCTN6ACGN10\uparrowNN

BplI NN4\downarrowN8GAGN5CTCN8N4N\downarrow
\uparrowNN4N8CTCN5GAGN8\uparrowN4N
Type IIM DpnI Gm^A\downarrowTC
CT\uparrowm^AG
^nukleotida yang termetilasi

Referensi

  1. ^ a b c http://www.bio-medicine.org/biology-definition/Restriction_enzyme/#External_links
  2. ^ Philips T. 2010. Restriction Enzymes Explained. [terhubung berkala]. http://biotech.about.com/od/proteinengineering/a/restrictenz.htm [3 Apr 2010].
  3. ^ a b c d e f Peters P. 2010. Restriction Enzymes. [terhubung berkala]. http://www.accessexcellence.org/AE/AEC/CC/restriction.php [4 Apr 2010].
  4. ^ a b c d Pray LA. 2008. Restriction Enzymes. [terhubung berkala]. http://www.nature.com/scitable/topicpage/Restriction-Enzymes-545 [7 Apr 2010].
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u .
  6. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s Metzenberg S. 2002. Restriction Endonucleases. [terhubung berkala]. http://escience.ws/b572/L5/L5.htm [12 Apr 2010].
  7. ^ a b c d e f g h Sasnauskas G, Connolly BA, Halford SE, Siksnys V. 2007. Site-specific DNA transesterification catalyzed by a restriction enzyme Proc Natl Acad Sci USA 104(7): 2115-20.
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t Rinehart CA. 2005. Restriction enzymes and Ligases. [terhubung berkala]. http://bioweb.wku.edu/courses/Biol350/RestrictionEnz3/Review.html [3 Apr 2010].
  9. ^ Pingoud A, Jeltsch A. 2001. Structure and function of type II restriction endonucleases. Nucleic Acids Res 29(18): 3705-27
  10. http://id.wikipedia.org/wiki/Enzim_restriksi

Tata Nama Ilmiah Rhodophyceae

RHODOPHYCEAE
A.Deskripsi Umum
           Alga merah mempunyai habitat yang kosmopolitan tetapi paling banyak ditemukan didaerah tropis. Alga merah berada di bagian yang paling tinggi dari zone antar pasang hingga kedalaman yang lebih daripada alga-alga yang lain dikebanyakan tempat. Rhodophyceae kurang lebih memiliki 400 genus dan 2500 spesies. Kelompok ini hampir semuanya hidup di laut dan hanya kira-kira 12 genus dan kurang dari 100 spesies yang hidup di air tawar. (McConnaughey, 1983).Sejumlah alga merah mempunyai arti ekonomi yang penting baik sebagai makanan langsung bagi manusia maupun sebagai sumber ekstrak phycocolloid Sebagian besar anggotanya hidup di laut, hanya tiga jenis yang ada di air tawar, yang umumnya ditemukan di sungai mengalir, meskipun sebagian kecil yang uniselluler terdapat di tanah. Bentuk yang terdapat di laut mempunyai habitat yang bervariasi mulai dari intertidal sampai laut yang dalam (Dawes, 1981)
Ciri-ciri alga merah yang lain menurut Aslan (1998) adalah sebagai berikut.
a. Dalam reproduksinya tidak mempunyai stadia gamet berbulu cambuk.
b. Reproduksi seksualnya dengan karpogonia dan spermatia.
c. Pertumbuhannya bersifat uniaksial (satu sel di ujung thallus) dan multi aksial (banyak sel di ujung thallus).
d. Alat pelekat (holdfast) terdiri dari perakaran sel tunggal atau sel banyak.
e. Memiliki pigmen fikobilin, yang terdiri dari fikoeritrin (berwarna merah) dan fikosianin (berwarna biru).
f. Bersifat adaptasi kromatik, yaitu memiliki penyesuaian antara proporsi pigmen dengan berbagai kualitas pencahayaan dan dapat menimbulkan berbagai warna pada thalli, seperti: merah tua, merah muda, pirang, coklat, kuning, dan hijau.
g. Mempunyai persediaan makanan berupa kanji (floridean starch).
h. Dalam dinding selnya terdapat selulosa, agar, carrageenan, porpiran, dan furselaran.

        Rhodophyta dibagi menjadi satu kelas yaitu rhodophyceae. Kromatofornya mengandung klorofil a, karoten dan xanthophyl; mempunyai ficoerithrine dan fikosianin yang menyebabkan warna merah, cadangan makanan berupa tepung florida (Vashita, 1984)
Rhodophyta dibagi menjadi dua subkelas yaitu florideae dan bangioideae. Florideae mempunyai sel yang berhubungan satu sama lain yang dihubungkan oleh benang-benang sitoplasma, sedang bangioideae tidak demikian. Bangioideae mempunyai tubuh berbentuk filamen atau lembaran, sel yang banyak, terdiri dari satu bangsa (bangiales) dan marga poryphyra (Pandey, 1995).
B.Beberapa contoh Rhodophyceae
1. Amphiroa sp.
a.       Klasifikasi
Devisio   : Rhodophyta
Classis    : Rhodophyceae
Subclass : Florideae
Ordo       : Cryptonemiales
Familiy   : Corallinaceae
Genus     : Amphiroa
Spesies   : Amphiroa sp.
b.      Deskripsi
       Spesies ini berwarna merah dan mempunyai banyak cabang yang terdiri dari axis (cabang utama), primary branch dan secondary branch. Thallus berkapur mengandung Ca. Thallus membentuk hamparan setinggi 2-4 cm. Spesies ini melimpah di zona intertidal atas yang terisolasi atau tempat terbuka dan pada teluk kecil kedalaman 7 m, tumbuh menempel pada dasar pasir atau menempel pada substrat dasar lainnya di dasar lamun. Persebarannya banyak terdapat di daerah tropis, saeprti di Indonesia. Dalam dunia kesehatan banyak dimanfaatkan sebagai bahan anti mikrobia (Anonim, 2005b)

        Alga ini mengandung zat kapur pada thalli yang berbentuk silindris. Thallusnya berbuku-buku dan diantara nodusnya (sekat) terdapat internodus (ruas). Alga ini hidup dilaut, terutama dalam lapisan-lapisan air dalam yang hanya dapat dicapai oleh gelombang pendek. Hidup alga ini sebagai bentos yang melekat erat pada substrat (Anonim,2005a).

2. Gigartina sp.
a.       Klasifikasi
Devisio   : Rhodophyta
Classis    : Rhodophyceae
Subclass : Florideae
Ordo       : Gigartinales
Familiy   : Gigartinaceae
Genus     : Gigartina
Spesies   : Gigartina sp.
b.      Deskripsi
      Spesies ini memiliki substansi thalli lunak seperti gel dan tipis dengan warna ungu. Thalli-nya membentuk lembaran (disebut lamina atau blade) dengan percabangan yang rimbun, simple (biasa) atau dicotonus. Di permukaan thalli terdapat cystocarp yang jelas kelihatan berupa bintilan dan spermatongia-nya mengumpul pada ujung percabangan thalli(Anonim,2005a)

       Spesies ini biasanya tumbuh menempel di rataan batu pada terumbu, terutama di tempat-tempat yang masih tergenang air pada saat air surut rendah. Alga ini dimanfaatkan sebagai sumber agar-agar, carragenan, bahan anti bakteri dan bahan anti tumor. Alga ini juga kaya akan asam folat dan asam folinat (Anonim, 2005b).


3. Gelidium sp.
a.       Klasifikasi
Devisio   : Rhodophyta
Classis    : Rhodophyceae
Subclass : Florideae
Ordo       : Gelidiales
Familiy   : Gelidiaceae
Genus     : Gelidium
Spesies   : Gelidium sp.
b.Deskripsi
       Gelidium sp. merupakan salah satu spesies dari famili gelidiaceae. Spesies ini memiliki warna merah kecoklatan (pirang), bentuk tubuh seperti rumput atau semak, batang utama tegak dan mempunyai cabang-cabang yang terdiri dari axis (cabang utama), primary branch dan secondary branch. Sepanjang tubuhnya ditumbuhi bagian yang seperti duri. Di ujung cabang terdapat spical pit yang berbentuk bulat yang merupakan titik tumbuh. Alga ini memiliki holdfast yang berfungsi sebagai tempat melekat pada terumbu karang sehingga dapat beradaptasi dengan gerakan ombak pada zona pasang-surut (Anonim, 2005a).

        Alga ini termasuk dalam kelompok Rhodophyceae dan tergolong ke dalam carragenophyt, yaitu kelompok penghasil carragenan yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan pasta, bahan pembuat cream jelly, agar-agar dan roti. Selain itu Gelidium sp. memiliki kadar protein yang tinggi dan berbagai macam vitamin yang penting. Persebaran alga ini dipengaruhi oleh alam seperti substrat, salinitas, ombak, arus, dan pasang surut. Alga ini muncul di permukaan laut pada saat surut dan mengalami kekeringan 

4. Laurencia sp.
a,Klasifikasi
Devisio   : Rhodophyta
Classis    : Rhodophyceae
Subclass : Florideae
Familiy   : Laurencieae
Genus     : Laurencia
Spesies   : Laurencia sp.
b.Deskripsi
       Laurencia sp. mempunyai warna thallus hijau tua sampai merah kecoklatan karena adanya pigmen fikoeritrin. Axis pada spesies ini terkesan rebah dan memiliki holdfast untuk melekatkan diri pada substrat. Di percabangan axis terdapat primary branch yang pada ujungnya terdapat spical pit. Pertumbuhan di spical pit lebih cepat daripada bagian thallus lainnya. Alga ini termasuk alga tetrasporofik yang sel auxilary-nya akan terbentuk setelah melakukan fertilisasi dan tumbuh di atas sel pendukung karpogonium (Anonim, 2005a)
       Spesies ini memiliki tubuh yang berbentuk silindrik atau memipih, berwarna merah kecoklatan dan mempunyai cabang-cabang yang terdiri dari axis (cabang utama), primary branch dan secondary branch. Alga ini merupakan bahan makanan sebagai bahan pembuat agar-agar karena kandungan serat dan karbohidratnya yang tinggi. Alga ini paling banyak digunakan sebagai hidrokoloid, terutama pada pangan, farmasi, kosmetik dan sebagai anti jamur/anti fungal. (Anonim, 2005b).


5. Acanthopora sp.
a.       Klasifikasi
Devisio   : Rhodophyta
Classis    : Rhodophyceae
Subclass : Florideae
Ordo       : Ceramiales
Genus     : Acanthopora
Spesies   : Aconthopora sp.
b.   Deskripsi
      Thallus silindris, berduri lonjong runcing dan rapat yang terdapat di hamper seluruh permukaan thali. Percabangan tidak teratur, gembal merimpun di bagian atas rumpun dengan warna coklat tua. Rumpunnya dapat mencapai tinggi sekitar 15 cm. Alga ini berwarna coklat tua, dengan warna thali coklat kehijauan sampai ungu. Tubuhnya silindris, berdiri tegak dan sedikit bercabang. Thalli-nya berbentuk seperti jarum yang bertindak sebgai assimilator yang berperan dalam proses fotosintesis. Alga ini diolah oleh manusia sebagai bahan makanan, yaitu sebagai bahan pembuat agar-agar dan merupakan sumber karageenan untuk pasta (Anonim, 2005b).

        Organ seksual secara tipikal muncul di atas tricoblast yaitu cabang eksogenus yang dihasilkan dari sel sub apical sebelum sel pericentral dipotong atu di putus dari sel axial. Spermatangia berasal dari berbagai cara, hal ini tergantung dari genus partikularnya. Spermatangia lebih sering muncul diatas tricoblast. Spermatangia membentuk kelompok, yaitu suatu himpunan yang berbentuk silindrik. Pericarp muncul pada saat sebelum fertilisasi tetrasporongium diproduksi oleh sel pericentral.
        Sel ini dibagi secara longitudinal, dengan memotong dua pelindung sel dan land memotong transporangium secara distal dan menyisakan sel yang bentuknya menyerupai batang. Tetrasporangia akan selalu terbagi secara tetrahedral (Romihartono, 2001).
C.Potensi dan Pemanfaatan Rhodophyceae
1.Karagenan
        Alga merah yang mengandung banyak karagenan tertentu yang disebut dengan Pseudomonas Carragenivora. Beberapa jenis alga merah yang mengandung karagenan adalah dari jenis Chondrus, Euchema, Hypnea, Gigartina, dan Iridaea (Boot E, 1975). Sampai saat ini ada lima jenis karagenan dalam tanaman alga merah yaitu kappa, lamda, iota, Mu, dan Nu karagenan. Dalam industri kue dan roti , kombinasi antara garam natrium dan lamda karagenan dapat meningkatkan mutu adonan.pada produk makanan yang berasal dari susu, karagenan telah banyak dikenal dengan sebagai bahan aditif yang penting.Penambahan karagenan 0,01-0,05% pada es krim sebagai stabilisator yang baik, seadng penambahan karagenan 0,02-0,03% pada susu coklat dapat mencegah pengendapan coklat dan pemisahan es krim serta meningkatkan kekentalan lemak. Bila dikombinasikan denagn garam kalsium, maka lamda karagenan akan sangat efektif sebagai gel pengikat atau gel pelapis produk daging. Dalam bidang industri farmasi karagenan dapat dipakai untuk memperbaiki sifat suspense dan emulsi produk, sedang dalam industri pasta gigi penambahan karagenan 0,8-12 % akan memperhalus tekstur dan memperbaiki sifat busanya. Dalam bidang bioteknologi karagenan juga digunakan sebagai amobilisasi enzim, terutama jenis kappa karagenan.
2.Agar-Agar
         Agar-agar banyak diperoleh dari alga merah jenis tertentu yang disebut Pseudomonas atlantica. Beberapa jenis alga merah yang telah dilaporkan sebagais penghasil agar-agar adalah dari jenis Gelidium, Gracillaria, Pterocladia sp., Acanthopeltis japonica, Ahnfeltia plicata. Agar-agar adalah produk kering tak berbentuk yang mempunyai sifat gelatin. Molekul dari agar-agar terdiri dari rantai linear galaktan yaitu polier dari galaktosa dengan ikatan a-1,3 dan b1,4. Dalam menyusun senyawa agar-agar, galaktan dapat berupa rantai linear yang netral ataupun yang sudah tersubstitusi dengan metil atau asam.Fungsi utama agar-agar adalah sebagai bahan pamantap, pengemulsi, bahan pengental, bahan pengisi, dan bahan pembuatan gel. Penggunaan agar–agar terutama dalam terutama dalam bidang makanan terutama dalam pembuatan roti , sup, saus, es krem, jelly, permen. Dalam industri farmasi agar-agar bermanfaat sebagai bahan obat pencahar atau peluntur dan pembungkus obat antibiotik. Dalam industry kosmetik agar-agar digunakan untuk aditif dalam pembuatan salep, lotion, krem, lipstick, dan sabun. Dalam industri kulit agar-agar digunakan untuk sebagai bahan pemantap permukaan yang kaku dan penghalus, serta sebagai campuran pembuatan pelekat polywood. Agar-agar juga banyak digunakan dama pembuatan pelat film, pasta gigi, semir sepatu, dan sebagainya. 



Sumber ;
Anonim. 2005a. Petunjuk Praktikum Biologi Laut. Jurusan Perikanan. UGM. Yogyakarta
Anonim. 2005b. Alga Hijau, Alga Merah, Alga Coklat (http://www.iptek.net.id/biola/Pi -
        UGM//). Diakses 27 September 2005
Aslan, L. M. 1991. Budidaya Rumput Laut. Cetakan I. Kanisius. Yogyakarta.
Bold, H.C. dan M.J. Wynne. 1978. Introduction To The Algae, Structure and  
       Reproduction. New Delhi : Prentice Hall Of India.
Dawes, C. J. 1990. Marine Botany A Wiley Interscience. Publication John Wiley & Sons.
        New York.
Dodge, J. D. 1973. The Fine Structure of Algae Cells. Academic Press. London.
Kasijan Romimohtarto, Sri Juwana. 2001. Biologi Laut : Ilmu Pengantar Tentang Biologi
        Laut.   Jakarta : Djambatan.
Loveless, A.R. 1989. Prinsip-prinsip Biologi Tumbuhan untuk Daerah Tropik 2. PT
        Gramedia. Jakarta.
Mc Counnaughey, B. H. Dan Zottoli. 1983. Introduction Marine Biology.. The C. V.
         Mosby Company. St. Louis. Toronto-London,USA.
Nontji, A. 1993. Laut Nusantara. Penerbit Djambatan, Jakarta
Nybakken, J. W. 1992. Biologi Laut : Suatu Pendekatan Ekologis. Alih Bahasa : Dr. H.
         Muhammad Eidman Msc.dkk. Jakarta : PT Gramedia.
Pandey, S.N. and P.S. Trivedi. 1995. A Textbook of Algae. Vikas Publishing House.
         New Delhi.
Romimohtarto, K. dan Juwana, S. 2001. Biologi Laut : Ilmu Pengetahuan tentang Biota
         Laut. Djambatan. Jakarta.
Taylor, W. R. 1960. Marine Algae of the Eastern Tropical and Subtropical Coast of the
         Americas. New York : Ann Akbor the University of Michigan Press.
Vashita, B. R. 1984. Botany For Degree Student Part I. New Delhi : Algae Scandal and
         Company Ltd.
Zottoli, Robert dan McConnaughey, Bayard H. 1983. Pengantar Biologi Laut. Cetakan
         keempat. The C.V. Mosby Company. St Louis, Missouri

Selasa, 18 Maret 2014

Denaturasi Renaturasi dan perbaikan DNA

Denaturasi, Renaturasi, dan perbaikan DNA


Denaturasi  DNA
Denaturasi adalah untai ganda molekul DNA yang dapat dipisahkan dengan perlakuan suhu maupun senyawa alkali sehingga konformasinya berubah dan dapat hampir menjadi acak. Tingkat denaturasi DNA tergantung pada tingginya suhu. Perubahan tingkat denaturasi DNA dapat diikuti dengan memperlakukan DNA pada suhu yang bertingkat, kemudian diukur absorbansinya (A) pada panjang gelombang 260. Perlu diketahui bahwa basa asam nukleat menyerap dengan kuat cahaya pada panjang gelombang 260. Kurva hubungan antara peningkatan suhu dengan suhu dengan nilai A260 menunjukkan perubahan tingkat denaturasi DNA. Banyaknya cahaya dapat diserap oleh molekul DNA tergantung pada struktur molekulnya. Semakin teratur molekulnya maka semakin sedikit cahay yang diserap. Oleh karena itu nukleotida bebas menyerap cahaya lebih besar daripada molekul DNA untai tunggal atau RNA. Nilai serapan cahaya oleh molekul DNA dengan struktur DNA tetapi dengan konsentrasi yang sama (50mg/ml) adalah sebagai berikut :
            DNA untai ganda A260 = 1,0
            DNA untai tunggal A260 = 1,37
            Nukleotida bebas A260 = 1,60
Beberapa hal penting dalam kurva diatas antar lain :
1.      Nilai A260 tidak berubah sampai keadaan suhu yang umumnya dijumpai pada sel hidup dialam.
2.      Peningkatan nilai A260 terjadi dalam kisaran 6 sampai 8˚C.
3.      Nilai A260 maksimum sekitar 37% lebih besar dibandingkan dengan nilai awalnya.
Aspek Fisiologis Denaturasi DNA
            Proses denaturasi DNA sebenarnya juga terjadi dalam kondisi fisiologis dan bahkan merupakan bagian dari proses fisiologis yang penting. DNA sebenarnya merupakan struktur yang dinamis. Bagian tertentu struktur gelembung untai tunggal. Fenomena ini disebut breathing. Dalam aktivitas fisiologis jasad hidup, keadaan semacam ini sangat penting artinya karena DNA dapat  berinteraksi dengan banyak protein, misalnya dalam proses replikasi dan transkripsi. Fenomena breathing lebih banyak terjadi pada bagian yang kandungan A T nya lebih tinggi. Dengan adanya breathing maka protein yang terlibat dalam proses replikasi dan transkripsi dapat  berinteraksi dengan molekul DNA.
Renaturasi DNA
Renaturasi adalah proses pembentukan kembali struktur untai ganda dari keadaan terdenaturasi. Renaturasi merupakan suatu proses yang dapat terjadi secara in vivo maupun in vitro. Renaturasi in vitro merupakan suatu fenomena yang sangat berguna untuk analisis molekuler, misalnya untuk mengetahui kesamaan atau kedekatan genetis antara suatu organisme dengan organisme lain, untuk mendeteksi macam RNA tertentu, untuk mengetahui apakah suatu urutan nukleutida tertentu ada lebih dari satu pada suatu jasad, serta untuk mengetahui lokasi spesifik suatu urutan nukleutida pada genom . Dalam bagian ini merupakan proses renaturasi secara in vitro.
            Tahapan renaturasi :
1.      Untai tunggal DNA (sense) bertemu dengan untai tunggal lainnya (antisense) secara acak
2.      Jika urutan Nukleotida kedua untai tunggal tersebut komplementer, maka akan terjadi ikatan hidrogen dan terbentuk struktur untai ganda pada suatu bagian. Pembentukan ikatan hidrogen kemudian akan dilanjutkan pada bagian yang lain secara cepat sehingga terbentuk struktur untai ganda yang lengkap
Tahapan yang menentukan kecepatan renaturasi bukan proses pembentukan untai gandanya melainkan proses tumbukan antara molekul untai tunggal dengan untai tunggal yang lain. Renaturasi dipengaruhi oleh hambatan friksional. Proses ini berlangsung secara acak sehingga sangat ditentukan oleh konsentrasi DNA.
Syarat Renaturasi
  1. Konsentrasi garam cukup tinggi (0,15 sampai 0,5 M). Ion Na+ yang bersifat positif akan menetralkan gugus fosfat DNA yang bermuata negatif sehingga tidak terjadi saling tolak antar untaian DNA yang satu dengan untaian DNA yang lain.
  2. Suhu renaturasi harus cukup tinggi (20 sampai 25˚C dibawah nilai Tm).
  3. Konsentrasi DNA, semakin tinggi konsentrasinya maka probabilitas tumbukan antar molekul untai tunggal DNA menjadi semakin besar.
  4. Kecepatan perlakuan renaturasi. Jika suatu molekul DNA didenaturasi dengan perlakuan suhu tinggi kemudian suhunya diturunkan secara cepat, maka probabilitas molekul DNA sense untuk berpasangan dengan molekul antisense secara akurat akan lebih kecil. Oleh karena itu proses renaturasi biasanya dilakukan dengan menurunkan suhunya secara bertahap.
Perbaikan DNA
DNA sebagai materi genetic yang selalu mengalami berbagai reaksi kimia dan selalu melakukan kopi DNA. Perubahan struktur DNA ini disebut mutasi DNA yang dapat terjadi pada saat proses replikasi DNA. Untuk menstabilkan hal tersebut maka DNA memiliki kemampuan untuk memperbaiki (repair) kesalahan yang terjadi pada dirinya sendiri. Jika mutasi DNA yang terjadi cukup banyak dan DNA tidak sempat untuk memperbaiki (repair) dirinya sendiri maka akan terjadi kelainan ekspresi genetic bahkan menyebabkan terjadinya penyakit genetik. Konsumsi makanan yang bergizi serta istirahat yang cukup memungkinkan tubuh untuk dapat melakukan repair DNA.
DNA repair merupakan suatu mekanisme perbaikan DNA yang mengalami kerusakan / kesalahan yang diakibatkan oleh proses metabolisme yang tidak normal, radiasi dengan sinar UV, radiasi ion, radiasi dengan bahan kimia, atau karena adanya kesalahan dalam replikasi DNA. Mekanisme perbaikan yang terdapat ditingkat selular secara garis besar disesuaikan dengan jenis kerusakan yang tentu saja terkait erat dengan jenis factor penyebabnya. Sel-sel menggunakan mekanisme-mekanisme perbaikan DNA untuk memperbaiki kesalahan-kesalahan pada sekuens basa molekul DNA. Kesalahan dapat terjadi saat aktivitas selular normal, ataupun dinduksi. DNA merupakan sasaran untuk berbagai kerusakan: baik eksternal agent maupun secara spontan.
Apabila ada kesalahan / kerusakan DNA, sel mempunyai dua pilihan :
  1. Kesalahan tersebut diperbaiki dengan cara mengaktifkan DNA repair. Namun apabila kesalahan yang ada sudah tidak mampu lagi ditanggulangi, sel memutuskan untuk beralih ke pilihan kedua.
  2. Apabila DNA tidak mampu diperbaiki lagi, akibat dari adanya kesalahan yang fatal maka akan  dimatikan daripada hidup membawa pengaruh yang buruk bagi lingkungan sekelilingnya. Kemudian sel dengan DNA yang normal akan meneruskan perjalanan untuk melengkapi siklus yang tersisa yaitu S (sintesis) G2 (Gap 2) dan M (Mitosis).
Proses perbaikan DNA itu harus melibatkan berbagai macam komponen, yang sangat berperan penting dalam mekanisme perbaikan DNA tersebut. Komponen-komponen yang terlibat dalam mekanisme perbaikan DNA dapat dijelaskan secara rinci pada penjelasan berikut ini.
Komponen yang Terlibat dalam Proses DNA Repair
Repair system
Enzim/protein
Repair sistem
Enzim/protein
Base excision
DNA glycosylase
Mismatch
Dam metilase
AP Endonuklease
MutS,MutL,MutH
DNA Polymerase I
Exonuclease
DNA ligase
DNA Helicase II
Nucleotid exicion
UVrA,UVrB,UVrC
SSB Protein
DNA polymerase I
DNA plomerase III
DNA Ligase
DNA Ligase
Mekanisme DNA repair
Pada dasarnya perbaikan DNA dapat dikelompokkan  menjadi 3 yaitu :
  1. Demage reversal : penggantian secara langsung, photoreactivation merupakan cara perbaikan DNA dengan melibatkan pembuangan atau pembalikan DNA yang rusak oleh sebuah enzim tunggal yang tergantung oleh cahaya. Pada bakteri E. Coli enzim itu dikodekan oleh gen phr. Adanya kerusakan pada suatu segmen pirimidin (timin dan sitosin) yang telah berpasangan (dimer) pada suatu struktur DNA, akan mengaktifkan suatu proses perbaikan dimana suatu kompleks protein enzim fotoreaktif akan memutuskan ikatan hydrogen tetapi tanpa memutuskan ikatan fosfodiester antar nukleotida. Perubahan urutan akan diperbaiki dengan pergantian sesame nukleotida dengan basa pirimidin, dan akan diikuti proses penangkupan kembali celah yang semula tercipta.
  2. Demage removal : proses ini lebih kompleks karena melibatkan replacing atau penggantian dengan dipotong-potong. Pada excision repair diawali dengan proses pengidentifikasian ketidaksesuaian sekuen / urutan DNA dalam suatu proses pengawasan yang dilakukan oleh endonuklease perbaikan DNA. Kompleks enzim tersebut akan menginisiasi proses pemisahan DNA heliks utas ganda menjadi suatu segmen utas tunggal. Proses ini akan diakhiri dengan pertautan kembali antara dua utas tunggal tersebut untuk kembali menjadi bagian dari heliks utas ganda, dengan perantaraan enzim DNA ligase.
  3. Demage tolerance : Mentoleransi kesalahan.Hal ini dilakukan bila kesalahan tidak dapat diperbaiki sehingga kesalahan terpaksa ditoleransi dan yang terotong adalah kedua strand. Mekanisme ini adalah sebentuk replikasi rawan kesalahan (error-phone) yang memprbaiki kerusakan-kerusakan pada DNA tanpa mengembalikan sekuens basa awal. Tipe perbaikan ini bisa dipicu oleh kerusakan DNA dalam tingkat tinggi. Pada bakteri E. Coli, system tersebut diatur oleh gen-gen recA dan umu yang dihipotesiskan mengubah fidelitas (ketepatan) polymerase DNA setempat. Dalam rose situ, polymerase melakukan replikasi melewati kerusakan DNA, sehingga memungkinkan sel untuk bertahan hidup atau sintas. Jika sel tersebut berhasil sintas melalui seluruh kerusakan DNA, besar kemungkinan sel itu mengandung satu atau lebih mutasi.
Ada 3 tipe demage removal yaitu :
a. Base excision repair, hanya 1 basa yang rusak dan digantikan dengan yang lain. Basa-basa DNA dapat dirusak melalui deaminasi. Tempat kerusakan basa tersebut dinamakan dengan”Abasic site” atau “AP site”. Pada E.coli enzim DNA glycosilase dapat mengenal AP site dan membuang basanya. Kemudian AP endonuklease membuang AP site dan Nukleotida sekitarnya. Kekosongan akan diisi dengan bantuan DNA Polymerase I dan DNA Ligase. DNA polymerase I berperan didalam mensintesis atau menambahkan pasangan basa yang sesuai dengan pasangannya.sedangkan DNA Ligase berperan dalam menyambungkan pasangan basa yang telah disintesis oleh DNA polymerase I.
            b. Nucleotide excision repair, adalah  memotong pada  bagian / salah  satu  segmen DNA, dari DNA yang  mengalami kerusakan. Kerusakan nukleotida yang disebabkan oleh sinar UV, sehingga terjadi kesalahan pirimidin dimer (kesalahan dua basa tetangga). Pada E. Coli terdapat protein yang terlibat dalam proses pembuangan atau pemotongan DNA yang mengalami kerusakan, protein tersebut adalah UVrA, UVrB, UVrC, setelah protein tersebut mengenali kesalahan, maka nukleotida yang rusak tersebut dihilangkan (dipotong) sehingga terjadi kekosongan pada segmen untaian nukleotida tersebut. Selanjutnya untuk mengisi kekosongan tersebut maka RNA polymerase I mensintesis nukleotida yang baru untuk dipasangkan pada segmen DNA yang mengalami kekosongan tadi, tentu saja dengan bekerja sama dengan DNA ligase dalam proses penyambungan segmen DNA tersebut.
c. Mismatch repair. Pada tahap ini yaitu memperbaiki kesalahan-kesalahan yang terjadi ketika DNA disalin. Selama replikasi DNA, DNA polymerase sendirilah yang melakukan perbaikan salah pasang. Polimerase ini mengoreksi setiap nukleotida terhadap cetakannya begitu nukleotida ditambahkan pada untaian. Dalam rangka mencari nukleotida yang pasangannya tidak benar, polymerase memindahkan nukleotida tersebut kemudian melanjutkan kembali sintesis, (tindakan ini mirip dengan mengoreksi kesalahan pada pengolah kata dengan menggunakan tombol “delete” dan kemudian menuliskan kata yang benar). Protein-protein lain selain DNA polymerase juga melakukan perbaikan salah pasang. Para peneliti mempertegas pentingnya protein-protein tersebut ketika mereka menemukan bahwa suatu cacat herediter pada salah satu dari protein-protein ini terkait dengan salah satu bentuk   dari kanker usus besar. Rupanya cacat ini mengakibatkan kesalahan penyebab kanker  yang berakumulasi di dalam DNA. Pada intinya mekanisme perbaikan mismatch ini mendeteksi terlebih dahulu pasangan basa yang tidak “cocok (matched)” atau tidak berpasangan dengan benar. Kesalahan berpasangan basa atau mismatch dapat terjadi saat replikasi ataupun rekombinasi DNA, dimana untuk memperbaiki basa yang tidak berpasangan, terlebih dahulu harus diketahui pasangan basa mana yang mengalami kesalahan basa pada untai DNA. Caranya segmen DNA yang membawa basa yang salah dibuang, sehingga terdapat celah (gap) di dalam untai DNA. Selanjutnya dengan bantuan enzim polymerase celah ini akan diisi oleh segmen baru yang membawa basa yang telah diperbaiki, yang kemudian dilekatkan dengan bantuan enzim ligase.

Sumber : Siferrsa

Postingan Lebih Baru Postingan Lama Beranda