DNA: 2 Bukti yang Mendukung DNA sebagai Materi Genetik

Berbagai bukti tidak langsung dan langsung yang mendukung DNA sebagai materi genetik adalah sebagai berikut:

Bukti Tidak Langsung:

1. Setiap sel mengandung nukleus yang mengatur morfologi, fisiologi dan hereditasnya.

Gambar milik: writerforensicsblog.files.wordpress.com/2013/01/dna-pipettes-up-close.jpg

2. Seperti yang ditemukan oleh Friedrich Miescher (1869) dan pekerja selanjutnya, nukleus memiliki ­asam nukleat deoksiribosa. DNA, oleh karena itu, terjadi di semua sel.
3. DNA mampu bereplikasi. Salinan DNA mirip dengan DNA asli.
4. DNA bereplikasi sebelum pembelahan sel dan didistribusikan secara merata di sel anak.
5. DNA mampu mengendalikan struktur sel dan fungsi sel melalui transkripsi ­dan translasi.
6. Bagian DNA dapat ditekan atau ditekan sesuai dengan kebutuhan metabolisme.
7. DNA dapat menunjukkan variasi tak terbatas karena perubahan jenis, urutan, dan panjang nukleotidanya.
8. DNA memiliki sistem perbaikan.
9. Aktivasi diferensial segmen DNA atau gen menghasilkan diferensiasi sel, pembentukan jaringan, pembentukan organ, dan produksi berbagai komponen tubuh multisel.
10. Memiliki jam bawaan untuk pengembangan.
11. Jumlah DNA normalnya sama di semua sel organisme. Namun, itu berubah sekali selama siklus sel dan siklus hidup. Tingkat DNA berlipat ganda selama interfase (fase S) ketika kromosom bereplikasi untuk membentuk salinan karbonnya. Itu berkurang menjadi setengahnya pada meiosis ketika jumlah kromosom juga berkurang menjadi setengahnya.
12. Panjang gelombang sinar berenergi tinggi (misalnya, ultra-violet) yang diserap oleh DNA juga merupakan panjang gelombang yang menimbulkan jumlah maksimum mutasi atau variasi yang dapat diwariskan secara tiba-tiba tetapi permanen.
13. Perubahan struktur kimiawi atau linier DNA melalui penataan ulang, penambahan atau penghapusan nukleotida menimbulkan mutasi yang ditransmisikan ke sel anak dan dimanifestasikan melalui perubahan metabolisme sel.

Bukti Langsung:

(a) Transformasi (Eksperimen Griffith):

Ini adalah perubahan dalam konstitusi genetik suatu organisme dengan mengambil gen yang ada di sisa-sisa kerabatnya yang telah meninggal. Transformasi ­pertama kali dipelajari oleh seorang dokter Inggris, SE Griffith pada tahun 1928. Ia mempelajari patogenisitas strain yang berbeda dari bakteri Streptococcus pneumonia, juga dikenal sebagai Diplococcus atau Pneumococcus pneumonia. Bakteri ini memiliki dua strain—virulen dan non-virulent.

Strain virulen menyebabkan pneumonia. Bakterinya dikenal sebagai tipe-S karena ketika ditanam pada media yang sesuai mereka membentuk koloni yang halus. Diplococci ini ditutupi oleh selubung lendir (polisakarida) di sekelilingnya. Selubung tidak hanya menyebabkan toksigenisitas tetapi juga melindungi bakteri dari fagosit inang. Jenis bakteri yang tidak ganas tidak menghasilkan penyakit. Mereka membentuk koloni tidak teratur atau kasar. Diplococci ini tidak memiliki selubung lendir.

Oleh karena itu, bakteri non-virulen disebut kasar atau tipe-R. Griffith menguji virulensi kedua galur Pneumococcus dengan menyuntikkan bakteri hidup tipe R II dan S IH hidup secara terpisah ke tikus. Ia menemukan bahwa bakteri tipe-R tidak menimbulkan penyakit apapun sedangkan bakteri tipe-S menyebabkan pneumonia dan kemudian kematian pada mencit (Tabel 6.1).

Namun, bakteri tipe-S yang mati karena panas (pada suhu 82°C-90°C) tidak menunjukkan gejala penyakit apa pun. Akhirnya Griffith menyuntikkan kombinasi bakteri tipe-R hidup dan bakteri tipe-S yang mati panas ke dalam tikus. Tak satu pun dari bakteri ini berbahaya jika ada sendiri. Saat disuntik dengan campuran keduanya, beberapa tikus bertahan hidup sementara yang lain terserang penyakit radang paru-paru dan mati (Gbr. 6.1).

Otopsi tikus yang mati menunjukkan bahwa mereka memiliki kedua jenis bakteri (tipe S yang virulen dan tipe R yang tidak virulen) dalam keadaan hidup meskipun tikus tersebut telah disuntik dengan bakteri virulen mati dan bakteri hidup yang tidak virulen.

Terjadinya bakteri virulen tipe-S hidup hanya dimungkinkan dengan pembentukannya dari bakteri non-virulen tipe-R yang mengambil sifat virulensi dari bakteri mati. Fenomena itu disebut efek atau transformasi Griffith. Griffith mengusulkan bahwa ‘ ­prinsip pembentukan trans’ adalah zat kimia yang dilepaskan oleh bakteri pembunuh panas. Itu mengubah bakteri-R menjadi bakteri-S. Itu adalah perubahan genetik permanen karena bakteri tipe-S baru hanya membentuk keturunan tipe-S.

Namun, karya Griffith tidak dapat membuktikan (a) Apakah tikus penting atau tidak untuk transformasi dengan menyediakan beberapa bahan kimia penting, (b) Karakter virulensi dapat dimiliki oleh komponen bakteri tipe-S polisakarida lendir, protein atau DNA .

Segera ditemukan bahwa mencit tidak diperlukan untuk transformasi karena media biakan yang mengandung bakteri tipe-S mati dapat menginduksi karakter virulensi pada bakteri non-virulen.

Tabel 6.1. Ringkasan eksperimen Griffith

Karakterisasi Biokimia Prinsip Transformasi:

Pada tahun 1944, Avery, MacLeod, dan McCarty memurnikan biokimia dari panas membunuh bakteri tipe-S menjadi tiga komponen ­—DNA, karbohidrat, dan protein. Fraksi DNA selanjutnya dibagi menjadi dua bagian: satu dengan deoksiribonuklease atau DNase dan yang lainnya tanpa itu. Keempat komponen kemudian ditambahkan ke dalam tabung biakan terpisah yang berisi bakteri tipe-R (Gbr.6.2). Tabung kultur dibiarkan tidak terganggu selama beberapa waktu. Mereka kemudian dianalisis untuk populasi bakteri.

Hanya DNA tipe-S yang dapat mengubah bakteri tipe-R menjadi tipe-S. Oleh karena itu, karakter atau gen virulensi terletak pada DNA. Gen dari karakter lain juga akan ditempatkan dalam bahan kimia ini. Dengan demikian mereka membuktikan bahwa bahan kimia yang diwariskan adalah DNA dan membentuk dasar kimiawi atau molekuler dari hereditas. Eksperimen ini juga menegaskan bahwa DNA dapat diekstraksi dari sel dan diteruskan ke sel lain. Namun, semua ahli biologi tidak yakin dengan pendekatan eksperimental Avery et al.

(b) Perbanyakan Bakteriofag (Transduksi):

Bakteriofag adalah bakteri melalui ­tipu muslihat. T ₂ adalah bakteriofag yang menginfeksi Escherichia coli, bakteri yang ada sebagai komensal di usus manusia. Escherichia coli juga dapat ditanam di media kultur. AD Hershey dan Martha Chase (1952) menumbuhkan dua kultur Escherichia coli. Satu biakan diberi belerang radioaktif, ³⁵ S. Kultur lainnya diberi fosfor radioaktif, ³² P.

Belerang radioaktif dimasukkan ke dalam asam amino yang mengandung belerang (sistein dan metionin), dan karenanya, menjadi bagian dari protein bakteri. Fosfor radioaktif dimasukkan ke dalam nukleotida yang membentuk asam nukleat, kebanyakan DNA. Oleh karena itu, bakteri dari kedua biakan menjadi berlabel (= panas).

Hershey dan Chase kemudian memperkenalkan bakteriofag T ₂ pada kedua kultur bakteri tersebut. Virus memasuki bakteri di mana ia berkembang biak. Keturunan virus diuji dalam kedua kasus. Itu diberi label, satu jenis dengan protein radioaktif dan jenis lainnya dengan DNA radioaktif (Gbr. 6.3). Setiap jenis bakteriofag sekarang diperkenalkan dalam kultur terpisah yang memiliki bakteri normal atau tidak berlabel.

Setelah beberapa waktu, kedua biakan dikocok perlahan dalam blender dengan kecepatan 10.000 rpm untuk menghilangkan kapsid fag kosong (atau hantu) yang menempel di permukaan bakteri. Kultur kemudian disentrifugasi.

Bakteri yang lebih berat (terinfeksi juga) menetap dalam bentuk pelet. Supernatan mengandung selubung virus yang lebih ringan yang tidak masuk ke sel bakteri. Baik pelet dan supernatan dianalisis. Ditemukan bahwa fag dengan protein berlabel tidak membuat bakteri berlabel. Sebaliknya, aktivitas radio dibatasi pada supernatan yang ditemukan hanya mengandung kapsid atau hantu fag kosong.

Pada kultur kedua di mana bakteriofag berlabel DNA radioaktif ­diperkenalkan, ditemukan bahwa pengocokan tidak menghasilkan aktivitas radio apa pun pada supernatan yang memiliki selubung kapsid kosong. Sebaliknya, bakteri diberi label yang membuktikan bahwa hanya DNA fag yang masuk ke bakteri.

Keturunan dari dua jenis bakteriofag sekali lagi diuji aktivitas radionya. Radioaktivitas tidak ada pada virus yang berasal dari orang tua yang memiliki protein berlabel. Virus yang berasal dari orang tua yang berlabel DNA memiliki aktivitas radio. Ini menunjukkan bahwa bahan kimia genetik adalah DNA dan bukan protein.