Resume Percobaan Meselson-Stahl

Tugas 2 GENETIKA I Oleh: Soyadesita Lupita Oktaviona

(120342422490) / G (120342422489) / G

Resume Percobaan Meselson-Stahl Percobaan sebelumnya yaitu percobaan Watson dan Crick menyimpulkan struktur DNA adalah double-helix dengan dasar-pasangan yang saling melengkapi, dan mereka mengemukakan bahwa hal tersebut bisa memberikan dasar bagi mekanisme sederhana untuk duplikasi DNA. Mereka mengemukakan bahwa mekanisme double-helix bisa meniru, setiap untai akan memandu sintesis komplementer strand yang baru. Parental digunakan sebagai template dan menentukan urutan basa dalam untai yang baru disintesis. Mekanisme replikasi DNA disebut replikasi semikonservatif karena molekul parental setengahnya tetap dipertahankan dan berfungsi sebagai template untuk sintesis baru untai komplementer. Sedangkan replikasi konservatif, yaitu di mana parental doublehelix tetap dipertahankan dan kemudian terjadi sintesis turunan double-helix yang baru. Replikasi dispersif, yaitu di mana segmen masing-masing untai parental dipertahankan dan terjadi sintesis komplementer baru segmen untai yang kemudian bergabung untuk menghasilkan untaian keturunan baru. Pada tahun 1958 , Matthew Meselson dan Franklin Stahl menunjukkan bahwa kromosom Escherichia coli bereplikasi secara semikonservatif. John Cairns pada tahun 1962 juga menunjukkan bahwa kromosom E. coli adalah duplex tunggal DNA. Hasil yang dikemukakan oleh Cairns, Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa DNA E. coli .bereplikasi secara semikonservatif. Percobaan Meselson dan Stahl yaitu:  Menumbuhkan sel-sel E. coli selama beberapa generasi di media isotop berat nitrogen 15N, dan isotop nitrogen terbanyak yaitu isotop ringan 14N .  Basa purin dan pirimidin di DNA mengandung nitrogen. Dengan demikian, DNA sel yang tumbuh pada medium yang mengandung

15

N akan memiliki

kepadatan yang lebih besar dari DNA sel yang tumbuh pada medium yang mengandung 14N.  Molekul dengan kerapatan yang berbeda dapat dipisahkan oleh keseimbangan sentrifugasi density-gradien. Dengan menggunakan teknik ini, Meselson dan Stahl mampu membedakan antara tiga kemungkinan mode replikasi DNA dengan melihat perubahan kepadatan DNA dari sel-sel tumbuh pada medium 15

N dan kemudian dipindahkan ke medium

14

N untuk berbagai periode waktu

yang disebut density transfer.  Kepadatan DNA hampir sama dengan kepadatan larutan garam berat seperti Cesium Klorida ( CsCl ). Ketika DNA diekstrak dari sel tersebut dan disentrifugasi dengan kecepatan 50000 rpm selama 48-72 jam pada gradient kerapatan garam, DNA berpisah pada titik yang kerapatannya sama dengan larutan garam tersebut. Jadi, jika campuran disentrifugasi akan terpisah menjadi dua garis yaitu salah satu yang terdiri dari DNA"berat" (yang mengandung 15N) dan yang lain dari DNA"ringan" (yang mengandung 14N ) .  Setelah itu, sel E.coli dengan isotope berat kembali dalam medium

14

15

N dalam DNA-nya diletakkan

N dan diperbolehkan untuk membelah diri hanya

sekali. DNA kemudian diekstrak dari sebuah sel dan dibandingkan dengan DNA 14N.  Hasilnya ditemukan DNA dengan kepadatan menengah yang disebut “hybrid”.  Setelah dua generasi pertumbuhan dalam medium yang mengandung

14

N ,

setengah dari DNA adalah hybrid dan setengahnya ringan. Setelah tiga generasi pertumbuhan dalam medium yang mengandung

14

N, hasilnya satu

hybrid dan tiga ringan.

Replikasi konservatif tidak akan menghasilkan molekul DNA dengan kepadatan hybrid, setelah satu generasi replikasi konservatif DNA berat dalam medium ringan, setengah dari DNA masih akan berat dan setengah lainnya akan menjadi ringan. Jika replikasi yang dispersif, seharusnya hasilnya adalah DNA dengan kerapatan tunggal, lebih rendah daripada kerapatan DNA hybrid dan lebih tinggi dari kerapatan DNA ringan 14N.

Pertanyaan dan Jawaban tentang Percobaan Meselson-Stahl 1. Mengapa campuran DNA yang mengandung isotop 14N dan 15N dimasukkan ke dalam larutan garam berat

seperti Cesium Klorida ( CsCl ) ketika akan

disentrifugasi dan bukan ke dalam larutan lainnya?  Karena kepadatan DNA hampir sama dengan kepadatan larutan garam berat seperti Cesium Klorida ( CsCl ). Sebagai contoh, kepadatan 6M CsCl adalah sekitar 1,7 g/cm3. E. coli DNA yang mengandung

14

N memiliki densitas

1.710 g/cm3. Pergantian dari 15N untuk 14N meningkatkan kepadatan E. coli DNA menjadi 1,724 g/cm3. Setelah disentrifugasi DNA berpisah pada titik yang kerapatannya yang sama dengan larutan garam tersebut. Jadi, jika campuran disentrifugasi akan terpisah menjadi dua garis yaitu salah satu yang terdiri dari DNA"berat" (yang mengandung

15

N) dan yang lain dari

DNA"ringan" (yang mengandung 14N ). 2. Mengapa dalam percobaan Meselson-Stahl digunakan isotop 14N dan 15N dan apakah hasilnya ketika DNA isotop 15N diletakkan dalam medium 14N?  Karena basa purin dan pirimidin di DNA mengandung nitrogen. 14N adalah isotope terbanyak nitrogen dan merupakan isotop, DNA dengan isotop juga dapat ditemukan dan stabil. Isotop

15

15

N

N tidak radioaktif, hanya lebih

berat dari nitrogen biasa. Sehingga ketika disentrifugasi Meselson-Stahl mampu membedakan antara tiga kemungkinan mode replikasi DNA dengan melihat perubahan kepadatan DNA dari sel-sel tumbuh pada medium

15

N

14

dan kemudian dipindahkan ke medium N untuk berbagai periode waktu.  Hasil dari DNA isotop

15

N yang diletakkan dalam medium

14

N adalah

ditemukan DNA dengan kepadatan menengah yang disebut “hybrid”.

3. Buktikan bahwa hasil percobaan Meselson-Stahl menunjukkan replikasi DNA yang semikonservatif, bukan konservatif atau dipersif!

 Hasilnya ditemukan DNA dengan kepadatan menengah yang disebut “hybrid”. Setelah dua generasi pertumbuhan dalam medium yang mengandung 14N, setengah dari DNA adalah hybrid dan setengahnya ringan. Setelah tiga generasi pertumbuhan dalam medium yang mengandung

14

N,

hasilnya satu hybrid dan tiga ringan. Hasil ini sesuai dengan replikasi DNA semikonservatif. Sedangkan replikasi konservatif tidak akan menghasilkan molekul DNA dengan kepadatan hybrid, setelah satu generasi replikasi konservatif DNA berat dalam medium ringan, setengah dari DNA masih akan berat dan setengah lainnya akan menjadi ringan. Jika replikasi yang dispersif, seharusnya hasilnya adalah DNA dengan kerapatan tunggal, lebih rendah daripada kerapatan DNA hybrid dan lebih tinggi dari kerapatan DNA ringan 14N.

Daftar Pustaka Snustad, D. Peter, Michael J. Simmons. 2012. Principle of Genetics 6th Edition. United States of America: John Wiley & Sons, Inc.