LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA EKSTRAKSI DNA PDF

Preview

Summary

LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA EKSTRAKSI DNA Disusun Oleh: 1. Endah Nur Mauli sakynah (1601125051) 2. Muhammad Hafiz (1601125024) 3. Ulpi Yatus Sholeha (1601125048) 4. Yuni Yulianti (1601125030) Kelompok 1 Kelas 6 c PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUHAM...

Description

LAPORAN PRAKTIKUM GENETIKA EKSTRAKSI DNA

Disusun Oleh: 1. 2. 3. 4.

Endah Nur Mauli sakynah Muhammad Hafiz Ulpi Yatus Sholeha Yuni Yulianti

(1601125051) (1601125024) (1601125048) (1601125030)

Kelompok 1 Kelas 6 c

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF DR. HAMKA 2019

A. TUJUAN 1. Dapat Mengetahui proses isolasi DNA dari sel-sel buah dan sayur. 2. Dapat memahami gambaran umum DNA hasil isolasi sebagai unit hereditas. B. LATAR BELAKANG Sampai awal tahun 70an, DNA merupakan molekul seluler yang paling sulit dianalisis, karena strukturnya yang panjang dan secara kimiawi monoton. Sebagai materi genetik suatu organisme, nukleotida hanya dapat dianalisis secara tidak langsung melalui analisis urutan protein dan RNA melalui analsis genetik. Kini menjadi hal yang mungkin untuk mengisolasi suatu region spesifik dari suatu genome, yaitu total informasi genetik yang dimiliki oleh suatu organisme; dan untuk memproduksi jumlah kopi yang tidak terbatas dari region tersebut, atau untuk mendeterminasi urutan nukleotida dari region tersebut hanya dalam semalam, dengan kecepatan pembacaan 1000 nukleotida per detik. DNA memiliki struktur pilinan utas ganda yang anti pararel dengan komponen-komponennya, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), gugus fosfat dan pasangan basa. Sebuah sel memiliki DNA yang merupakan materi genetik dan bersifat herediter pada seluruh sistem kehidupan. Genom adalah set lengkap dari materi genetik (DNA) yang dimiliki suatu organisme dan terorganisasi menjadi kromosom. DNA juga dapat diisolasi, baik pada manusia maupun tumbuhan. Isolasi DNA merupakan langkah yang tepat untuk mempelajari DNA. Prinsipnya ada dua, yaitu sentrifugasi dan presipitasi. Sentrifugasi merupakan teknik untuk memisahkan campuran berdasarkan berat molekul komponennya. Molekul yang mempunyai berat molekul besar akan berada di bagian bawah tabung dan molekul ringan akan berada pada bagian atas tabung. Hasil sentrifugasi akan menunjukkan dua macam fraksi yang terpisah, yaitu supernatan pada bagian atas dan pelet pada bagian bawah. Presipitasi merupakan langkah yang dilakukan untuk mengendapkan suatu komponen dari campuran. Pada praktikum kali ini, kami akan mencoba untuk mengisolasi DNA dengan metode sederhana dengan menggunakan sampel daging buah pisang .

C. DASAR TEORI Deoxyribonucleic acid (DNA) merupakan persenyawaan kimia yang paling penting pada makhluk hidup yang membawa keterangan genetik dari sel khusunya atau dari makhluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi selanjutnya.Molekul DNA terdapat pada nukleus, mitokondria, plastida dan sentriol(Suryo, 2012:59). Keseluruhan DNA dalam suatu sel akan membentuk genom. Genom meliputi bagian gen yang fungsional maupun non-fungsional dalam sel organisme (Campbell, 2002:211). Menurut Jusuf

Gambar 1. Struktur DNA

(2001:7), DNA prokariot dan eukariot mempunyai perbedaan bentuk. Organisme prokariot memiliki DNA berbentuk sirkular, sedang organisme eukariuot mempunyai DNA berbentuk linear. Struktur DNA pertama kali dijelaskan oleh James Watson dan Francis Crick.Watson dan Crick menyimpulkan bahwa struktur DNA merupakan rantai ganda (double helix). Terdiri dari gugus fosfat, basa nitrogen, gula ribosa, dan adanya ikatan hidrogen yang menghubungkan kedua basa nitrogen(Sadaya, 2004:218-220). Komponen gula pada DNA adalah gula deoksiribosa, yaitu gula ribosa yang kehilangan satu atom oksigen.Ada dua macam basa nitrogen yaitu purin dan pirimidine. Menurut Sadaya (2004:220), DNA memiliki fungsi yang amat penting bagi makhluk hidup yaitu,

1. Tempat menyimpan dan menyalurkan informasi genetik suatu makhluk hidup. 2. Fungsi heterokatalis yaitu fungsi untuk melaksanakan pengaturan pembuatan molekul-molekul lain yang penting dalam tubuh dan fungsi autokatalis, yaitu fungsi DNA untuk mereplikasi dirinya sendiri.

DNA eukariot tidak hanya dijumpai pada nukleus, tetapi dapat ditemukan pada mitokondria dan kloroplas.DNA yang diisolasi dari kloroplas menunjukkan sifat berbentuk sirkular, terdiri dari untai ganda, replikasi semikonservatif, dan bebas dari protein histon (Raven, 2002:94).DNA juga dijumpai pada organisme prokariotik.DNA prokariotik mempunyai DNA ekstranuklear yang dinamakan plasmid.Plasmid merupakan DNA yang tidak terlalu esensial bagi fungsi kehidupan bakteri, tetapi penting dalam pengaturan siklus hidup dan pertumbuhan lokasi hidupnya. Kebanyakan plasmid adalah sirkular dan tersusun dari beberapa ribu pasangan basa.Plasmid mempunyai titik ori (origin of replication) sehingga mampu mereplikasi diri tanpa pengaturan dari DNA kromosom.Replikasi dimulai dari titik ori hingga semua plasmid tereplikasi.

1. Isolasi DNA Untuk mendapatkan DNA murni dari suatu sel dalam jaringan tubuh makhluk hidup dapat dilakukan suatu tekhnik yang disebut isolasi DNA.DNA pada makhluk hidup dapat diisolasikan secara sederhana.Pengisolasian DNA secara sederhana dapat dilakukan dengan memecahkan dinding sel, membran plasma dan membran inti, baik secara mekanik maupun secara kimiawi.Isolasi DNA merupakan suatu teknik yang digunakan untuk memperoleh DNA murni yaitu tanpa protein dan RNA dari suatu sel dalam jaringan (Klug, 2008:58). Isolasi

DNA

merupakan

langkah

yang

tepat

untuk

mempelajari

DNA.Prinsipnya ada dua yaitu sentrifungsi dan presipitasi.Sentrifungsi merupakan teknik untuk memisahkan campuran berdasarkan berat molekulnya. Molekul yang mempunyai berat molekul besar akan berada di bagian bawah tabung dan molekul ringan akan berada pada bagian atas. Hasil sentrifungsi akan menunjukkan dua macam fraksi yang terpisah yaitu supernatan pada bagian atas dan pelet pada bagian bawah (Campbell, 2002:115).

Presipitasi merupakan langkah yang dilakukan untuk mengendapkan suatu komponen dari campuran (Albert, 1994:254). Proses isolasi DNA diawali dengan proses ekstraksi DNA. Hal ini bertujuan untuk memisahkan DNA dengan partikel lain yang tidak diinginkan. Proses ini harus dilakukan dengan hati-hati sehingga tidak menyebabkan kerusakan DNA. Untuk mengeluarkan DNA dari sel, dapat dilakukan dengan memecahkan dinding sel, membran plasma, dan membran inti dengan cara mekanik maupun kimiawi. a. Mekanik Dilakukan dengan pemblenderan atau penggerusan menggunakan mortar dan pistil. b. Kimiawi Dilakukan dengan pemberian detergen.Penambahan sabun dan garam adalah unuk melisiskan membran inti untuk mengeluarkan DNA. Menurut Jamilah (2005:38) saat penghancuran, terjadi pelepasan senyawa polifenol dan polisakarida. Polivenol yang teroksidasi akan terikat kovalen dengan DNA, sedang polisakarida mengalami koprespitasi dengan asam nukleat dengan penambahan alkohol, terbentuk matriks seperti lem. Hal ini menyebabkan DNA kental. Presipitor DNA terlihat seperti serabut putih yang terkumpul di atas larutan karena massa jenis air. Menurut Jamilah (2005) DNA dapat mengalami denaturasi dan renaturasi. Tahapan isolasi DNA yaitu : preparasi ekstrak sel, pemurnian

DNA

,

dan

presipitasi DNA. Jika isolasi DNA

dilakukan

sampel

buah

airnya

berbeda,

yang

dengan kadar hasilnya

berbea pula. Buah berkadar air Gambar 2. Proses isolasi DNA

tinggi

menghasilkan

anisolat berbeda dengan kadar

air rendah. Makin tinggi air, maka sel yang terlarut makin sedikit, sehingga DNA yang terpresipitasi sedikit. Cara pemekatan yang sering dilakukan adalah presipitasi etanol. Dan dengan adanya garam (kation kovalen seperti Na+) dan pada suhu di bawah 20º C atau kurang, etanol absolut akan mempresipitasi asam nukleat polimerik dengan baik. Pemekatan ini dilakukan dengan penambahan etanol pada lapisan atas sampel sehingga terjadi presipitasi DNA pada pembatasan kedua larutan. Dalam proses ini, Na+akan membentuk ikatan dengan kutub negatif ion fosfor DNA. Kutub tersebut bila menyebabkan bisa menyebabkan molekul-molekul saling tolak menolak satu sama lain sehingga pada saat ion Na+ membentuk ikatan dengan kation kutub negatif fosfat DNA, DNA akan berkumpul (Jamilah, 2005). Selain itu, garam berperan penting untuk menghilangkan protein dan karbohidrat karena garam dapat menyebabkan keduanya terpresipitasi, dan bersama dengan detergen, keduanya berfungsi sebagai lysing buffer. Penambahan

detergen

menyebabkan

rusaknya membran sel melalui ikatan yang dibentuk melalui sisi hidrofobik detergen dengan protein dan lemak pada membran membentuk senyawa “lipi protein-detergen kompleks”.Senyawa tersebut dapat terbentuk karena protein dan lipid memiliki ujung hidrofilik dan hidrofobik, demikian juga dengan detergen sehingga dapat membentuk ikatan kimia.

Gambar 3. Misel sabun mengikat lemak Sumber:yulianusi.wordpress.com/category

D. ALAT DAN BAHAN a. Alat 1. Mortal 2. Alas untuk memotong 3. Plastik 4. Gelas Beker 5. Pengaduk b. Bahan 1. Nanas 2. Deterjen bubuk 3. Aquades 4. Garam 5. Etanol dingin 6. Sawi 7. Pepaya

E. CARA KERJA 1. Pilihlah buah dan sayur yang masak dan potong dengan pisau, keluarkan isinya dengan menggunakan garpu dan simpan dalam gelas beaker 250 ml. Tumbuk sampai halus dengan menggunakan mortal. 2. Tambahkan 3 gram Nacl yang telah dilarutkan, kemudian tambahkan 10 ml deterjen, buat sampai volumenya 100 ml dengan menambahkan air. 3. Campurkan dan aduk dengan garpu sampai benar-benar bercampur, kemudia di saring dan disimpancairan yang telah di saring tersebut 4. Biarkan beberapa menit kemudian di isi sebanyak 6 ml cairan tersebut kedalam tabung reaksi. 5. Tambahkan 9 ml etanol pada bagian bawah tabung reaksi dan tunggu beberapa menit, untuk presipitasi DNA sampai terdapat dua bagian yang terpisah etanol dan bagian yang berwarna putih.

F. HASIL PENGAMATAN DAN ANALISIS Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan oleh praktikan, Hasil akhirnya yaitu berupa gambar berikut ini,

G. PEMBAHASAN Praktikum genetika berjudul “Ekstraksi DNA Pada Buah dan Sayur” merupakan kegiatan praktikum sederhana yang tanpa melibatkan prosedur yang lama. Praktikum ini dilaksanakan pada hari jum’at, 21 Juni 2019 di laboratorium FKIP UHAMKA. Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu yang pertama dapat mengetahui proses isolasi DNA dari sel-sel buah dan dapat memahami gambaran umum DNA hasil isolasi sebagai unit hereditas. Bahasan kali ini akan diuraikan menurut proses dalam isolasi DNA dengan ekstraksi DNA langkah per langkah. Hal tersebut dilakukan praktikan untuk

memperjelas dan menjabarkan step by step dalam setiap langkah ini, dikarenakan setiap langkah dalam praktikum ini sangatlah mempengaruhi hasil akhir dari keberhasilan ekstraksi DNA secara sederhana ini. 1. Penghalusan Bahan Uji Langkah ini merupakan langkah yang sangat penting dan harus benarbenar diperhatikan dalam ekstraksi DNA. Semakin halus, maka DNA yang akan di ekstrak pun akan lebih mudah, begitu juga sebaliknya. Hal tersebut dapat terjadi karena apabila bahan uji masih dalam substrat yang belum hancur sempurna, maka ada beberapa bagian yang nantinya tidak terjadi ekstraksi dan hanya ada pada bagian luarnya saja. Berikut ini visual untuk mempermudah penggambaran pelumatan halus lebih baik daripada kasar, Menurut Jamilah (2005:38) saat penghancuran, terjadi pelepasan senyawa polifenol dan polisakarida. Plolifenol yang teroksidasi akan terikat kovalen dengan DNA, sedang polisakarida mengalami koprespitasi dengan asam nukleat dengan penambahan alkohol, terbentuk matriks seperti lem. Hal ini menyebabkan DNA kental. Penghalusan yang terlalu berlebihan dan terlalu lama juga dapat mengakibatkan sel dalam dan DNA rusak. Hal tersebut ditandai dengan warna bahan uji yang awalnya putih kekuningan menjadi coklat. Hal ini banyak terjadi pada beberapa kelompok sehingga terjadi kurang sempurnanya percobaan. Itu merupakan oksidasi berlebih pada beberapa buah-buahan seperti pada apel ang lama dibuka diudara maka warnanya akan berubah menjadi cokelat.

2. Penambahan Detergen Bisa dikatakan bahwa ini merupakan langkah penting yang harus diperhatikan dan paling diperhatikan penggunaannya dalam ekstraksi DNA. Hal tersebut dikarenakan, banyak faktor yang dijadikan indikasi dalam penggunaan sabun ini yaitu, a. Kekuatan basa sabun b. Jumlah sabun yang ditambahkan

c. Kekuatan pengadukan saat penambahan sabun d. Lama pengendapan setelah penambahan sabun e. Jenis sabun yang digunakan Semakin basa sabun, maka kekuatannya untuk memecah membran yang ada pada sel pun makin besar, sehingga jumlahnya perlu dibatasi. Untuk kekuatan pengadukan,

jika pengadukan dilakukan terlalu

cepat

dan

menimbulkan busa yang banyak, maka itu akan dapat menghambat proses ekstraksi. Untuk lama pengendapan, tentu saja jika diendapkan terlalu lama, maka sifat basa dari sabun akan menghancurkan organela yang ada dalam sel dan bahkan DNA yang akan diekstrak itu sendiri. Terakhir yaitu jenis sabun. Detergen dengan sabun cuci piring tentu saja memiliki kegunaan yang berbeda, kekuatan mengikat lemak jauh lebih tinggi pada sabun cuci piring, tetapi kekuatan mengikat air lebih tinggi detergen. Detergen memiliki nilai pH lebih tinggi pula daripada sabun cuci piring. Penambahan detergen menyebabkan rusaknya membran sel melalui ikatan yang dibentuk melalui sisi hidrofobik detergen dengan protein dan lemak pada membran membentuk senyawa “lipi protein-detergen kompleks”.Senyawa tersebut dapat terbentuk karena protein dan lipid memiliki ujung hidrofilik dan hidrofobik, demikian juga dengan detergen sehingga dapat membentuk ikatan kimia. Berikut ini gambarannya,

Gambar 2. Misel pada sabun mengikat lemak Sumber:Yulianusi.files.wordpress.com/2013/04/how _surfactants_work1 metawede.files.wordpress.com/2011/05/cara-kerja-surfaktan-deterjen-terhadapnoda

Sisi hidrofobik atau lipofilik pada misel menempel pada lemak dan mengikatnya, lalu kepala misel yang hidrofilik menariknya karena mengikat air, sehingga lemak terangkat dan pada membran sel terbuka dan rusak, lalu materi dan organela keluar sel. Membran sel pada setiap organisme dapat mengalami kerusakan yang disebabkan oleh pengaruh senyawa-senyawa kimia. Senyawa kimia yang mampu merusak membrane ataupun dinding sel antara lain lisozim yang mampu mempengaruhi kerja senyawa polimerik sehingga kekakuan sel tidak lagi dapat terjaga. Selain itu, ada pula senyawa EDTA (etilendiamintetraasetat) yang berfungsi untuk menghilangkan ion Mg2+ yang penting untuk mempertahankan struktur selubung sel serta menghambat enzim yang dapat merusak DNA. Dalam proses isolasi DNA, deterjen berfungsi menggantikan senyawa-senyawa kimia tersebut di atas. Deterjen mengandung sodium dodesil sulfat (SDS) yang dapat menyebabkan hilangnya molekul lipid pada membran sel sehingga struktur membrane akan rusak dan melisiskan isi sel (Jamilah, 2005).

3. Penambahan larutan NaCl (air + garam) Langkah ini juga merupakan langkah penting dalam ekstraksi DNA. Garam memegang peranan penting yaitu untuk menghilangkan protein dan karbohidrat karena garam dapat menyebabkan keduanya terpresipitasi, dan bersama-sama dengan detergen, keduanya berfungsi seperti halnya lysing buffer. Pengisolasian DNA menggunakan garam dapur dengan tujuan untuk memekatkan DNA. Hal ini dapat terjadi karena ion Na+ yang dikandung oleh garam mampu membentuk ikatan dengan kutub negative pada ikatan fosfat

DNA. Saat ion Na+ garam berikatan dengan fosfat, pada saat itulah DNA akan berkumpul. Garam juga digunakan untuk melarutkan DNA, karena ion Na+ yang dikandung oleh garam mampu memblokir (membentuk ikatan) dengan kutub negatif fosfat DNA, yaitu kutub yang bisa menyebabkan molekul-molekul saling tolak menolak satu sama lain sehinggga pada saat ion Na+ membentuk ikatan denagn kutub negatif fosfat DNA, DNA akan terkumpul. Jadi nampak bahwa selain digunakan untuk menghilangkan protein dan karbohidrat dan menjaga kesetabilan pH lysing buffer, garam juga membantu proses pemekatan DNA. Berikut ini gambaran saat menggunakan larutan garam sebagai presipitasi,

Gambar 4. pemekatan DNA Sumber: www.phcogrev.com

Berikut juga gambaran secara molekulernya,

Berdasarkan gambar grafik diatas, bahwa dengan penambahan garam, maka Solubility atau kemungkinan untuk mengumpulnya suatu zat makin tinggi. Apabila garam dikeluarkan, maka organel sel yang dalam hal ini DNA akan terurai kembali, dan akan terkumpul kembali ketika garam ditambahkan.

4. Penambahan Etanol Setelah ion Na+ pada garam mengumpulkan, selanjutnya lebih dipekatkan Pemekatan

lagi

oleh

etanol.

yang sering dilakukan

adalah presipitasi etanol. Dan dengan adanya garam (kation kovalen seperti Na+) dan pada suhu di bawah 20º C atau kurang, etanol absolut akan mempresipitasi

asam

nukleat

polimerik dengan baik. Pemekatan ini dilakukan dengan penambahan etanol pada lapisan atas sampel sehingga terjadi presipitasi DNA pada pembatasan kedua larutan. Alkohol dingin berfungsi untuk pengikatan strand DNA yang telah terkumpul kerena pemekatan oleh garam, karena kerapatan alkohol lebih kecil dibandingkan kerapatan air maka alkohol akan berada di bagian atas larutan pada tabung reaksi. Strand-strand DNA yang terikat oleh alkohol akan nampak sebagi benang-benang putih yang terapung di atas filtrat. 5. Gambaran Umum DNA Hasil Isolasi Sebagai Unit Hereditas Sebagai suatu materi genetik, DNA memiliki peranan yang sangat vital dalam penurunan sifat suatu organisme. a. Penyimpan Informasi Genetik Fungsi pertama adalah, DNA harus mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat dapat meneruskan informasi tersebut dari suatu generasi ke generasi berikutnya.

b. Pembentuk Protein Fungsi kedua adalah sebagai perancang utama proses sintesis protein (Pembentukan protein). Selama proses sintesis protein, terjadi proses penerjemahan informasi yang dikode di dalam gen menjadi urutan asam amino, yang dikenal dengan ekspresi gen. c. Fungsi Perubahan Fungsi DNA ketiga adalah DNA sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga organisme yang bersangkutan akan mampu melakukan adaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah. Tanpa adanya perubahan pada DNA, maka evolusi tidak akan pernah berlangsung. Fungsi ini juga menyebabkan suatu perubahan pada gen. d. Fungsi Evolusioner DNA sangat membantu makhluk hidup pada proses adaptasi, sehingga makhluk hidup dapat bertahan hidup di lingkungannya.

H. KESIMPULAN Proses isolasi DNA dari sel-sel buah dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu cara mekanik dan kimiawi. Cara mekanik dengan melumatkan buah yang akan diisolasi DNA nya. Sedangkan cara kimiawi dengan penambahan-penambahan reagen, yaitu detergent, NaCl, dan etanol dingin. Tahap-tahap isolasi DNA ada tiga yaiu yang pertama melumatkan buah yang akan digunakan. Tahap selanjutnya melisiskan sel dengan menambahkan air garam (NaCl) dan detergent kedalam buah yang sudah dilumatkan. Pemberian detergent berfungsi untuk membuka atau memecah membran sel (baik membrane sitoplasma maupun membrane nukleus). Tahap terakhir adalah pemurnian DNA dengan menambahkan etanol dingin ke dalam campuran. Etanol ini berfungsi untuk memisahkan DNA dari molekul-molekul lain seperti protein.

I. DAFTAR PUSTAKA Campbell, Neil A. dkk. 2002. Biologi Jilid 1 Edisi 3. Jakarta: Erlangga. Jamilah. 2005. Pengaruh Berbagai Macam Detergen, Penambahan Enzim, dan Ekstrak Nanas (Ananas comusus (L) Merr) Terhadap Hasil Isolasi DNA Beragai Macam Buah sebagai Topik Praktikum Matakuliah Genetika. Malang: UNM. Jusuf, M. 2001. Genetika 1 Struktur dan Ekspresi Gen. Jakarta : Sagung Seto. Oswald, Nick. 2007. Ethanol Precipitation of DNA and RNA: How it works. http://bitesizebio.com/253/the-basics-how-ethanol-precipitation-of-dna-andrna-works/. Diunggah pada hari Ahad, 26 april 2015 pukul 21.00. Pierce, A. G.et al. 2005. At A Glance Ilmu Bedah. Jakarta: Erlangga. Raven, Peter H.et al. 2002. Biology 6th Edition. Boston: Mc Graw-Hill. Suryo. 2012. Genetika Strata 1. Yogy...