KEUNIKAN DNA

Sejak ditemukan strukturnya oleh James Watson dan Francis Crick pada April 1953, kromosom atau DNA menjadi makromolekul  kimiawi paling terkenal lantaran merupakan substansi penurun karakter(identitas) dari orang tuakepada generasi selanjutnya. Dalam satu sel diploid normal manusia, terdapat 46 kromosom dengan panjang total 1-2 meter. Dalam satu milimeter kromosom terdapat 3.000-4.000 gen.

Gen tak lain adalah potongan (fragmen) untai rangkap DNA yang tersusun dari polimer nukleotida. Sebagi unit terkecil dari gen, setiap nukleotida terdiri atas tiga komponen, yaitu satu molekul basa nitrogen, satu molekul gula berkarbon lima (dioksiribosa) dan satu gugus fosfat. Molekul basa nitrogen adenin, timin, guanin, dan sitosin menyusun bangunan makromolekul DNA , juga gen.

Susunan basa ini mempengaruhi susunan genetika seseorang dan diwariskan dari kedua orang tua kandung.  Seuntai DNA sepanjang satu meter tersusun oleh sekitar tiga miliar molekul basa yang saling berpasangan menurut aturan Chargaff (diperkenalkan oleh ahli Biokimia Erwin Chargaff ( tahun 1947). Analoginy a dengan wujud sebuah tangga dengan tiga miliar anak tangga. Menurut Chargaff, molekul basa nitrogen Adenin (A) berpasangan dengan Timin (T), sedangkan Guanin (G) dengan Sitosin (C= cytosine) . Urutan molekul basa in, sekaligus urutan nukleotida, beragam pada setiap individu yang tidak berhubungan darah, kecuali pada kembar identik satu telur (kembar monozigot).

Oleh karena itu, pola urutan nukleotida dalam setiap untai DNA ini menjadi identitas biologis personal (tanda pengenal) yang betul-betul spesifik untuk keunikan setiap individu, setidaknya dalam setiap tiga miliar penduduk dunia. Penduduk dunia saat ini sekitar 6,5 miliar jiwa. Berlatar teori pengambilan sampel acak, dengan mengambil sampel 10 milimeter kromosom (satu persen panjang total kromosom), profil DNA ini sudah memiliki tingkat diskriminasi (spesifitas) untuk individu tersebut diantara 30 juta penduduk.

Tidak ada individu di dunia yang memiliki DNA yang identik, kecuali kembar identik. Namun dalam satu keluarga, masing-masing individu masih memiliki kemiripan pola urutan pasangan molekul basa. Hal itu karena pola urutan ini diturunkan dari satu generasi ke generasi menurut hukum genetik mendel. Karenanya profil DNA seorang anak masih memungkinkan secara tidak langsung teridentifikasi dari orang tua kandung atau saudara kandung lewat kecocokan profil DNA . Postulasi inilah yang diangkat sebagai solusi efektif bilamana ada kasus dugaan bayi tertukar.

Identitas permanen bermakna sebagai identitas personal yang tetap melekat pada individu sekalipun telah meninggal dunia. Tatkala mobilitas global terbuka lebar., identitas permanen seseorang menjadi semakin krusial. Setiap individu berpeluang untuk berpetualang sendirian hingga ke lokasi terpencil di pelosok planet bumi ini. Sekalipun suatu saat ditemukan tinggal kerangka tulang di suatu lokasi tanpa penghuni, profil DNA tetap memungkinkan untuk diidentifikasi. Dimasa mendatang dan juga kini, bila terdapat bukti kecocokan profil DNA dengan saudar atau anak kandungnya, individu yang tinggal kerangka ini amat mungkin” menemukan keluarganya kembali, dengan bantuan teknologi molekular DNA.

Sumber:http://suaramerdeka.com/1/index.php/read/cetak/2011/05/19/146873/DNA-Tanda-Pengenal-Masa-Depan 

Photosynthesis

Photosynthesis

Photosynthesis occurs in many kinds of bacteria and algae, and in the leaves and sometimes the stems of green plants. The cells of plant leaves contain organelles called chloroplasts that actually carry out the photosynthetic process. No other structure in a plant cell is able to carry out photosynthesis. 

Photosynthesis takes place in three stages: (1) capturing energy from sunlight; (2) using the energy to make ATP and reducing power in the form of a compound called NADPH; and (3) using the ATP and NADPH to power the synthesis of organic molecules from CO2 in the air (carbon fixation).The first two stages take place in the presence of light and are commonly called the light reactions. The third stage, the formation of organic molecules from atmospheric CO2, is called the Calvin cycle. As long as ATP and NADPH are available, the Calvin cycle may occur in the absence of light. The following simple equation summarizes the overall process of photosynthesis:
6 CO2 + 12 H2O + light —→ C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 carbon water glucose water oxygen
dioxide.

Inside the Chloroplast

 
The internal membranes of chloroplasts are organized into sacs called thylakoids, and often numerous thylakoids are stacked on one another in columns called grana. The thylakoid membranes house the photosynthetic pigments for capturing light energy and the machinery to make ATP. Surrounding the thylakoid membrane system is a semiliquid substance called stroma. The stroma houses the enzymes needed to assemble carbon molecules. In the membranes of thylakoids, photosynthetic pigments are clustered together to form a photosystem. Each pigment molecule within the photosystem is capable of capturing photons, which are packets of energy.

 A lattice of proteins holds the pigments in close contact with one another. When light of a proper wavelength strikes a pigment molecule in the photosystem, the resulting excitation passes from one chlorophyll molecule to another. The excited electron is not transferred physically—it is the energy that passes from one molecule to another. A crude analogy to this form of energy transfer is the initial “break” in a game of pool. If the cue ball squarely hits the point of the triangular array of 15 pool balls, the two balls at the far corners of the triangle fly off, but none of the central balls move. 

The energy passes through the central balls to the most distant ones. Eventually the energy arrives at a key chlorophyll molecule that is touching a membrane-bound protein. The energy is transferred as an excited electron to that protein, which passes it on to a series of other membrane proteins that put the energy to work making ATP and NADPH and building organic molecules. The photosystem thus acts as a large antenna, gathering the light harvested by many individual pigment molecules.

The Role of Light

The role of light in the so-called light and dark reactions was worked out in the 1930s by C. B. van Niel, then a graduate student at Stanford University studying photosynthesis in bacteria. One of the types of bacteria he was studying, the purple sulfur bacteria, does not release oxygen during photosynthesis; instead, they convert hydrogen sulfide (H2S) into globules of pure elemental sulfur that accumulate inside themselves. 

The process that van Niel observed was CO2 + 2 H2S + light energy →(CH2O) + H2O + 2 S The striking parallel between this equation and Ingenhousz’s equation led van Niel to propose that the generalized process of photosynthesis is in fact CO2 + 2 H2A + light energy →(CH2O) + H2O + 2 A In this equation, the substance H2A serves as an electron donor. In photosynthesis performed by green plants, H2A is water, while among purple sulfur bacteria, H2A is hydrogen sulfide.

 The product, A, comes from the splitting of H2A. Therefore, the O2 produced during green plant photosynthesis results from splitting water, not carbon dioxide. When isotopes came into common use in biology in the early 1950s, it became possible to test van Niel’s revolutionary proposal. Investigators examined photosynthesis in green plants supplied with 18O water; they found that the 18O label ended up in oxygen gas rather than in carbohydrate, just as van Niel had predicted:
CO2 + 2 H218O + light energy —→ (CH2O) + H2O + 18O2 In algae and green plants, the carbohydrate typically produced by photosynthesis is the sugar glucose, which has six carbons.

 The complete balanced equation for photosynthesis in these organisms thus becomes 6 CO2 + 12 H2O + light energy —→ C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O. We now know that the first stage of photosynthesis, the light reactions, uses the energy of light to reduce NADP (an electron carrier molecule) to NADPH and to manufacture ATP. The NADPH and ATP from the first stage of photosynthesis are then used in the second stage, the Calvin cycle, to reduce the carbon in carbon dioxide and form a simple sugar whose carbon skeleton can be used to synthesize other organic molecules. 

The Calvin Cycle

Photosynthesis is a way of making organic molecules from carbon dioxide (CO2). These organic molecules contain many C—H bonds and are highly reduced compared with CO2. To build organic molecules, cells use raw materials provided by the light reactions: 

1. Energy. ATP (provided by cyclic and noncyclic photophosphorylation) drives the endergonic reactions.
2. Reducing power. NADPH (provided by photosystem I) provides a source of hydrogens and the energetic electrons needed to bind them to carbon atoms. Much of the light energy captured in photosynthesis ends up invested in the energy-rich C—H bonds of sugars.

 

 Reactions of the Calvin Cycle

In a series of reactions, three molecules of CO2 are fixed by rubisco to produce six molecules of PGA (containing 6 × 3 = 18 carbon atoms in all, three from CO2 and 15 from RuBP). The 18 carbon atoms then undergo a cycle of reactions that regenerates the three molecules of RuBP used in the initial step (containing 3 × 5 = 15 carbon atoms). This leaves one molecule of glyceraldehyde 3-phosphate (three carbon atoms) as the net gain. 

The net equation of the Calvin cycle is:
3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH + water —→ glyceraldehyde 3-phosphate + 8 Pi + 9 ADP + 6 NADP+ With three full turns of the cycle, three molecules of carbon dioxide enter, a molecule of glyceraldehyde 3-phosphate (G3P) is produced, and three molecules of RuBP are regenerated. We now know that light is required indirectly for different segments of the CO2 reduction reactions. 

Five of the Calvin cycle enzymes—including rubisco—are light activated; that is, they become functional or operate more efficiently in the presence of light. Light also promotes transport of three-carbon intermediates across chloroplast membranes that are required for Calvin cycle reactions. And finally, light promotes the influx of Mg++ into the chloroplast stroma, which further activates the enzyme rubisco.  

Naskah Drama Sintesis Protein

SINTESIS PROTEIN

Disuatu negeri terpencil bernamaa Sel berdiri sebuah kerajaan yang bernama Nukleus. Pemimpin akan kerajaan itu adalah seorang raja yang adil lagi bijaksana bernama DNA. Pada suatu hari diistana seperti biasa raja DNA menghitung bahn makanan yang akan dinagikan kepada rakyantnya. Namapak olehnya sebagian bahan yang kurang tak lain adalah protein. Raja DNA sangat ingung akan keadaan ini, akhirnya raja memutuskan untuk membuat p[rotein lagi dengan mencetak RNAm.

RNAm            : Maaf raja, ada apa kiranya baginda mencetak saya ?

DNA   : Begini, kerajaan kita sekarang kekurangan protein yang akan dibagikan kepada rakyat dinegeri ini.

RNAm            : Apa yang bisa hamba lakukan untuk membantu baginda raja?

DNA   : Berikan 5 informasi genetik kepada ribosom.

Kemudian pergilah RNAm menemui ribosom.

Ribosom          : Ada apa gerangan kau mendatangiku kesini

RNAm                        : Hamba diperintahkan oleh raja DNA untuk memberikan 5 kodon ini

Ribosom          : Untuk apa 5 kodon ini kau berikan kepadaku?

RNAm                        : Begini ceritanya, kerajaan Nukleus sedang membutuhkan banyak protein untuk dibagikan kepada rakyat

Ribosom          : Apa kiranya yang harus aku lakukan untuk membantu baginda raja ?

RNAm                        : Bantulah kami untuk mensintesin protein denagn menggunakan 5 kodon ini

Ribosom          : Baiklah akan kuturuti perintah dari baginda raja.

Segeralah Ribosom memanggil RNAt untuk menterjemahkan 5 kodon tersebut.

RNAt datang berjajeran.

RNAt₁ :Teman-teman kita diperintahkan Ribosom untuk mendatangi RNAm

RNAt₂ : Mengapa kita diperintahkan ?

RNAt₁ : Akupun tak tahu

RNAt₃ : Ini pasti ada tugas khusus buat kita

RNAt₄ : Ya sudahlah, ini tidak penting, mari kita datangi RNAm

RNAt₅ : Ya aku setuju.

Bertemulah RNAt tersebut dengan RNAm

RNAt₅             : hai ribosom, mengapa kau menaggil kami para RNAt ?

Ribosom          : Aku butuh bantuanmu untuk mensintesis protein

RNAt₂             : Untuk apa proteoin tersebut ?

RNAm                        : kerajaankun membutuhkan protein tersebut untuk dibagikan karakyat

RNAt₃             : baiklah teman-teman mari kita bantu RNAm

Dimulailah proses sintesis protein, kemudian robosom mendekati AUG, RNAt₁ menuju AUG denagn membawa antikodon UAC ditangan kanan yang telah diodekati oleh ribosom tersebut, karena anti kodon sudah cocok dengan keduanya maka proses penerjemahan dalam bahsa asam amino dilakuakn. Hasil terjemahan tsb diberiakn kepada ribosom. Setelah itu RNAt₁  pergi meninggalkan mereka. Seperti proses pertama berlanjutah proses kedua, ketiga, keempat. Setelah keempat proses tersebut selesai RNAt₅ mendekati kodon yang terakhir yaitu UAA.

RNAt₅             : Tuanku ribosom, aku bertemu dengan kodon stop, apa yang harus hamba lakukan?

Ribosom          : kamu harus bisa menghentikan proses sintesi ini

RNAt_5­             : bagaiman caranya ?

Ribosom          : beriakn asam amino peneutup

Kemudian RNAt₅ memberikan asam amino penutup kepeda ribosom sehingga proses sintesis selesai.

RNAt₁ : teman-teman akhirnya proses ini selesai

RNAt₄ : oh ya, bagaiman kamu tahu ?

RNAt_{1 :}  RNAt₅ telah menutupnya.

RNAt₂ : dimana RNAt₅  sekarang

Tiba-tiba RNAt₅ datang

RNAt₅ : aku disini teman, proses sintesis protein telah aku tutup tadi

RNAt₃ : horee.... mari kita beritau  RNAm

RNAt₂ : oke siap

Kemudian kelima RNAt dan ribosom tersebut mendatangi RNAm

Ribosom          : hai RNAm kami telah melakukan perintah baginda raja DNA

RNAm                        : sungguh ini kerjasama yang baik, sukron kiranya akan kesudian anda membatu baginda raja

RNAt₁             : tidak perlu berkata seperti itu, sungguh ini sudah menjadi kewajiaban kami

RNAt₃             : semoga raja senang akan hal ini

RNAm                        : oke baiklah, izinkan hamba pamit pulang

Ribosom          : hendak keman kiranya anda sekarng?

RNAm            : bereqangkat untuk membagikan protein ini kepada rakyat yang membutuhksan

RNAt₅ : semoga tugas anada terselesaikan denag n baik

RNAm            : iya, sukron atas doanya

Akhirnya segenap rakyat terselamatkan, semua hidup sejahtera serupa semula. Tiada satu orang pun ditimpa akan kelaparan. Betapa girangnya hati raja , tiada henti nia bersyukur kepada sang pencipta atas segala keberasan dan kekuasaan Tuhan yang mana telah menciptakan segalanya.

Demikianlah yang dilakukan DNA dan RNA didalam sel setiap saat jika tubuh memerlukan protein. Maha besar ALLAH yang telah menciptakan alam semesta beserta isinya.