Biologi Sekolah Menengah Atas · Grades 10–12

3DNA: Molekul Genetik yang Semesta

Di laboratorium yang digelapkan, di bawah lampu biru, satu dari dua mencit putih berpendar hijau dari hidung sampai ekor. Ia membawa, dalam setiap selnya, satu gen yang diambil dari ubur-ubur yang menyala di Pasifik — dan sel mencit itu membaca gen ubur-ubur tersebut persis seperti sel ubur-ubur membacanya. Percobaan itu berhasil karena setiap makhluk hidup menuliskan gennya dalam molekul yang sama, dengan empat huruf yang sama, dan membacanya menurut aturan yang sama. Bab ini membahas molekul itu, DNA: bagaimana ia dibangun, apa yang dijelaskan strukturnya, dan apa yang dibuktikan mencit yang berpendar itu.

3.1 Bahan genetiknya

Definisi 3.1 (Informasi genetik)

Yang disebut informasi genetik sebuah sel adalah himpunan petunjuk, yang diwariskan dari sebuah sel kepada sel anaknya dan dari orang tua kepada keturunannya, yang menentukan sifat organisme dan protein yang dapat dibuat selnya. Pada setiap makhluk hidup ia dibawa oleh molekul DNA (asam deoksiribonukleat), yang terkemas bersama protein menjadi kromosom — di dalam inti sel eukariotik, bebas dalam sitoplasma bakteri.

Proposisi 3.2 (DNA adalah molekul pewarisan sifat)

Bahan pewarisan sifat sebuah sel adalah DNA-nya, bukan proteinnya atau penyusun lainnya: memindahkan DNA murni dari satu galur bakteri ke galur lain memindahkan sifat galur yang pertama.

Bukti percobaan. Griffith (1928) menemukan bahwa bakteri pneumonia yang tak berbahaya, jika dicampur dengan sel mati galur yang mematikan, menjadi mematikan dan tetap begitu selama beberapa keturunan: sesuatu dari sel mati itu telah “mentransformasi” mereka. Avery, MacLeod dan McCarty (1944) memisahkan sari sel mati itu menjadi keluarga molekulnya dan menguji masing-masing: hanya pecahan DNA yang mentransformasi; memperlakukan sarinya dengan enzim perusak DNA menghapus akibatnya, sedangkan enzim yang merusak protein atau RNA tidak. Zat pentransformasi itu, dan dengan demikian pembawa sifat yang diwariskan, adalah DNA. ∎

Contoh 3.3 (Di mana DNA itu berada)

Zat warna khusus DNA mewarnai inti sel pipi dan tidak mewarnai apa pun lagi dalam sitoplasmanya; pada sel yang membelah ia mewarnai kromosom yang memadat. Bakteri menyerap zat warna itu pada daerah tengah yang tidak berselubung. Pada keduanya, jumlah DNA berlipat dua sebelum tiap pembelahan dan terbagi dua di antara kedua sel anaknya — perilaku yang diharapkan dari keterangan yang harus disalin dan dibagi.

3.2 Struktur DNA

Definisi 3.4 (Nukleotida)

DNA adalah rantai nukleotida. Tiap nukleotida terbuat dari tiga bagian: gugus fosfat, sebuah gula (deoksiribosa) dan salah satu dari empat basa bernitrogen: adenin (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C). Gula dan fosfat berselang-seling membentuk tulang punggung rantainya; basanya mencuat darinya, satu tiap nukleotida. Keempat nukleotida hanya berbeda pada basanya, sehingga sebuah untai DNA dilukiskan oleh urutan basanya, yang ditulis sebagai untaian huruf: ATGGCTTAC…

Kedua untai DNA, digambar mendatar. Tiap untai adalah rantai nukleotida (fosfat, gula, basa). Kedua untainya berjalan dalam arah berlawanan dan disatukan oleh pasangan basa: A selalu berhadapan dengan T, G selalu berhadapan dengan C. Satu pasangan basa menyusul yang lain tiap 0.34\, nm. — Kedua untai DNA, digambar mendatar. Tiap untai adalah rantai nukleotida (fosfat, gula, basa). Kedua untainya berjalan dalam arah berlawanan dan disatukan oleh pasangan basa: A selalu berhadapan dengan T, G selalu berhadapan dengan C. Satu pasangan basa menyusul yang lain tiap $0.34\,\mathrm{nm}$ .

Proposisi 3.5 (Heliks ganda)

Molekul DNA terbuat dari dua untai yang saling melilit menjadi heliks ganda putar-kanan selebar sekitar $2\,\mathrm{nm}$ , dengan satu putaran tiap sepuluh pasangan basa ( $3.4\,\mathrm{nm}$ ). Kedua untainya berjalan dalam arah berlawanan dan saling berhadapan lewat basanya, yang berpasangan menurut aturan komplementaritas yang ketat: A hanya berpasangan dengan T, G hanya dengan C. Karena itu urutan satu untai menetapkan urutan untai yang lain.

Bukti percobaan. Chargaff (1950) mengukur komposisi basa DNA dari banyak spesies dan menemukan, pada setiap spesies, adenin sebanyak timin dan guanin sebanyak sitosin, sedangkan perbandingan A+T terhadap G+C berbeda dari spesies ke spesies — sebuah aturan berpasangan, bukan kebetulan kimia. Foto sinar-X serat DNA yang dibuat Franklin (1952) memperlihatkan tanda khas heliks bergaris tengah $2\,\mathrm{nm}$ dan berkisar $3.4\,\mathrm{nm}$ . Watson dan Crick (1953) membangun satu-satunya model yang cocok dengan keduanya: dua tulang punggung di luar, basa berpasangan di dalam, dengan pasangan A–T dan G–C yang selebar sama sehingga heliksnya teratur. ∎

Contoh 3.6 (Aturan Chargaff dalam angka)

DNA manusia: A 30.9%, T 29.4%, G 19.9%, C 19.8% — A $\,\approx\,$ T dan G $\,\approx\,$ C sampai ketelitian pengukurannya, dan A+T $= 60\%$ . E. coli: A 24.7%, T 23.6%, G 26.0%, C 25.7%, A+T $= 48\%$ . Ragi: A+T $= 64\%$ . Jika sebuah cuplikan DNA memuat 32% A, komplementaritas meramalkan 32% T dan masing-masing $(100 - 64)/2 = 18\%$ G dan C.

Komposisi basa DNA pada empat spesies. Pada masing-masing, batang A dan T sepadan dan batang G dan C sepadan — tanda khas pemasangan basa — sedangkan bagian A+T berbeda dari satu spesies ke spesies lain.

Metode 3.7 (Menuliskan untai komplementernya)

Diberikan satu untai, tuliskan di bawah tiap basa pasangannya (A $\leftrightarrow$ T, G $\leftrightarrow$ C), lalu baca hasilnya dalam arah berlawanan jika kesepakatan latihannya menuntut demikian. Untuk 5’-ATGGCTTAC-3’ untai pasangannya, yang dibaca dalam arahnya sendiri, adalah 5’-GTAAGCCAT-3’. Penghitungannya: untai dengan $n_\mathrm{A}$ adenin berhadapan dengan untai dengan $n_\mathrm{A}$ timin, sehingga dalam molekul utuhnya $n_\mathrm{A} = n_\mathrm{T}$ dan $n_\mathrm{G} = n_\mathrm{C}$ .

Proposisi 3.8 (Apa yang dijelaskan strukturnya)

Dua sifat bahan genetik mengikuti dari strukturnya.

Keterangan: urutan basa di sepanjang sebuah untai tidak dibatasi oleh kimianya — setiap urutan mungkin — sehingga urutannya dapat membawa pesan, sebagaimana urutan huruf membawa teks. Sel manusia memuat $3.2 \times 10^{9}$ pasangan basa dalam tiap perangkat kromosomnya.
Penyalinan: karena tiap untai menentukan untai yang lain, molekulnya dapat digandakan dengan memisahkan kedua untainya dan membangun pasangan baru pada masing-masing. Mekanismenya menjadi pokok Bab 11.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

3.3 Gen, alel, kromosom

Definisi 3.9 (Gen dan alel)

Sebuah gen adalah ruas molekul DNA — lazimnya beberapa ribu pasangan basa — yang urutannya membawa petunjuk untuk membuat satu protein (atau, kadang-kadang, satu molekul RNA yang bekerja). Ia menempati kedudukan tetap pada kromosom tertentu. Versi sebuah gen yang berbeda oleh beberapa basa adalah alel-nya: kedudukan sama, fungsi sama, urutan sedikit berbeda, sehingga sering proteinnya sedikit berbeda pula.

Contoh 3.10 (Angka-angkanya)

Genom manusia — satu perangkat kromosom yang lengkap — membawa $3.2 \times 10^{9}$ pasangan basa dan sekitar $20\,000$ gen; gen hanya menempati beberapa persen urutannya. Sel E. coli membawa satu molekul DNA melingkar sepanjang $4.6 \times 10^{6}$ pasangan basa dan sekitar 4300 gen. Dua manusia yang tak berkerabat berbeda pada kira-kira satu basa dari seribu: sekitar tiga juta kedudukan, sebagian besar di luar gen dan tanpa akibat, beberapa di antaranya alel yang mengubah sifat.

Proposisi 3.11 (Kromosom)

Sebuah kromosom adalah satu molekul DNA, yang terlilit pada protein pengemas dan tergulung pada dirinya sendiri. Jika direntangkan, DNA satu kromosom manusia akan sepanjang $1.5\,\mathrm{cm}$ sampai $8.5\,\mathrm{cm}$ ; ke-46 kromosom sebuah sel bersama-sama memuat sekitar $2\,\mathrm{m}$ DNA dalam inti sel selebar $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Kromosom terlihat sebagai benda terpisah hanya selama pembelahan sel, ketika ia tergulung paling rapat; di antara pembelahan ia terurai dan mengisi inti sel sebagai kusut.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

3.4 Satu molekul untuk seluruh makhluk hidup

Proposisi 3.12 (Kesemestaan DNA)

Seluruh makhluk hidup — bakteri, jamur, tumbuhan, hewan — membawa informasi genetiknya sebagai DNA yang dibangun dari empat nukleotida yang sama, dan membaca urutan sebuah gen menurut aturan yang sama. Akibatnya sebuah gen yang diambil dari satu spesies dan disisipkan ke dalam DNA spesies lain dibaca oleh sel penerimanya, yang lalu membuat protein yang disandikannya: transgenesis mungkin dilakukan, dan organisme transgenik mewariskan gen asing itu kepada keturunannya seperti gen mana pun.

Bukti percobaan. Gen untuk protein fluoresen hijau (GFP) ubur-ubur Aequorea victoria telah disisipkan ke dalam bakteri, ragi, tumbuhan, ikan, mencit dan kelinci: setiap satunya membuat protein itu dan berpendar hijau di bawah cahaya biru, dan sifat itu diwariskan. Gen manusia untuk insulin, yang disisipkan ke dalam E. coli pada 1978, membuat bakterinya menghasilkan insulin manusia, yang sejak itu menjadi sumber hormon tersebut bagi penderita diabetes. Tidak dikenal satu pun kasus spesies yang gennya dituliskan dalam kimia yang lain. ∎

Transgenesis: sebuah gen yang dipisahkan dari satu spesies disisipkan ke dalam DNA sel telur spesies lain yang telah dibuahi. Setiap sel organisme yang dihasilkan membawanya, membacanya, dan mewariskannya.

Di bawah cahaya biru, seekor mencit yang membawa gen ubur-ubur untuk protein fluoresen hijau berpendar di samping mencit biasa. Molekul sama, aturan baca sama: petunjuk ubur-ubur itu berjalan dalam tubuh mencit.

Contoh 3.13 (Kegunaan transgenesis)

Insulin dan hormon pertumbuhan manusia dari bakteri; gen ketahanan terhadap hama serangga yang disisipkan ke dalam jagung atau kapas; padi yang membawa gen untuk membuat bakal vitamin A; gen GFP yang ditempelkan pada gen lain sehingga sel tempat gen itu aktif menyala di bawah mikroskop — kegunaan terakhir, sebagai alat penelitian, adalah yang paling lazim di antara semuanya. Tiap kegunaan menimbulkan pertanyaannya sendiri tentang keamanan dan akibatnya bagi lingkungan; masing-masing bersandar pada kenyataan yang sama, yaitu kesemestaan molekul genetiknya.

Catatan 3.14 (Kesatuan dan keragaman, pada aras molekul)

Kesemestaan DNA adalah wajah molekuler kesatuan kehidupan yang ditemui pada Bab 1: satu kimia, satu molekul keterangan, satu sistem pembacaan bagi setiap organisme di Bumi, dan itulah yang diramalkan satu asal usul bersama (Bab 6). Keragaman kehidupan pun tertulis dalam molekul yang sama, sebagai beda urutan: antara dua alel beberapa basa, antara dua spesies beberapa persen genomnya, antara bakteri dan manusia seluruh penataan teksnya.

3.5 Latihan

Latihan 3.1 ★

Sebutkan ketiga bagian nukleotida dan keempat basa DNA.

Solusi

Solusi Latihan 3.1.

Sebuah gugus fosfat, sebuah gula (deoksiribosa) dan sebuah basa. Basanya: adenin, timin, guanin, sitosin.

Latihan 3.2 ★

Tuliskan untai yang komplementer dengan TACGGATTCA.

Solusi

Solusi Latihan 3.2.

ATGCCTAAGT, ditulis basa di bawah basa.

Latihan 3.3 ★

Sebuah cuplikan DNA memuat 21% guanin. Berikan persentase C, A dan T.

Solusi

Solusi Latihan 3.3.

C $= 21\%$ ; A $=$ T $= (100 - 42)/2 = 29\%$ masing-masing.

Latihan 3.4 ★

Rumuskan gen dan alel masing-masing dalam satu kalimat, dengan memakai kata “urutan”.

Solusi

Solusi Latihan 3.4.

Gen adalah ruas DNA yang urutannya membawa petunjuk untuk satu protein, pada kedudukan tetap sebuah kromosom. Alel adalah salah satu versi sebuah gen, yang berbeda dari versi lainnya oleh beberapa basa urutannya.

Latihan 3.5 ★

Apa itu organisme transgenik? Berikan dua contoh dari bab ini.

Solusi

Solusi Latihan 3.5.

Organisme yang ke dalam DNA-nya telah disisipkan sebuah gen dari spesies lain, dan yang membacanya serta mewariskannya. Contohnya: mencit yang membawa gen GFP ubur-ubur; E. coli yang membawa gen insulin manusia.

Latihan 3.6 ★★

Sebuah gen sepanjang 1500 pasangan basa. Berapa panjangnya dalam nanometer, dan berapa putaran heliks yang dibuatnya?

Solusi

Solusi Latihan 3.6.

$1500 \times 0.34 = 510\,\mathrm{nm}$ ; $1500/10 = 150$ putaran.

Latihan 3.7 ★★

Hitung panjang seluruh DNA dalam satu sel manusia, jika diketahui $3.2 \times 10^{9}$ pasangan basa tiap perangkat kromosom dan dua perangkat tiap sel. Bandingkan dengan garis tengah inti selnya, $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ .

Solusi

Solusi Latihan 3.7.

$2 \times 3.2 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 2.2\,\mathrm{m}$ , sekitar $3.6 \times 10^{5}$ kali garis tengah inti selnya.

Latihan 3.8 ★★

Dalam percobaan Avery, mengapa perlu menguji sari yang telah diperlakukan dengan enzim perusak DNA, dan bukan hanya pecahan DNA yang murni?

Solusi

Solusi Latihan 3.8.

Pecahan yang “murni” masih mungkin memuat jejak molekul lain, sehingga kegiatannya sendiri tidak membuktikan bahwa DNA-lah yang bertanggung jawab. Merusak DNA secara khusus, dalam sari yang lengkap, lalu melihat kegiatannya lenyap sedangkan enzim perusak protein dan RNA membiarkannya utuh, menyematkan akibatnya pada DNA dan bukan pada yang lain.

Latihan 3.9 ★★

Jelaskan mengapa data Chargaff menyingkirkan model yang basanya bertumpuk dalam urutan berulang yang teratur seperti ATGCATGC…

Solusi

Solusi Latihan 3.9.

Pengulangan yang tetap akan memberi komposisi yang sama (25% tiap basa) pada setiap spesies. Chargaff menemukan A+T yang merentang luas antarspesies: urutan basanya bukan pola yang tetap, sehingga urutannya bebas berubah — dan itulah yang membuatnya sanggup membawa keterangan.

Latihan 3.10 ★★

Dua alel sebuah gen berbeda oleh satu basa di antara 2000. Jelaskan bagaimana beda sekecil itu dapat mengubah sebuah protein, dan mengapa beda itu juga dapat tidak mengubah apa pun.

Solusi

Solusi Latihan 3.10.

Urutannya dibaca berturut-turut untuk membangun proteinnya; basa yang berubah pada kedudukan yang menetapkan sebuah asam amino dapat menggantikan satu asam amino dengan yang lain dan mengubah bentuk atau kegiatan proteinnya. Jika basa yang berubah itu terletak pada bagian gen yang tidak dibaca, atau menetapkan asam amino yang sama, proteinnya tidak berubah.

Latihan 3.11 ★★

Gen GFP yang disisipkan ke dalam sel telur mencit yang telah dibuahi ditemukan dalam sel kulitnya, sel hatinya dan sel spermanya. Jelaskan mengapa, dengan teori sel dan Proposisi 3.8.

Solusi

Solusi Latihan 3.11.

Seluruh sel mencit itu berasal lewat pembelahan dari sel telur yang telah dibuahi; pada tiap pembelahan DNA-nya, termasuk transgennya, disalin (komplementaritas) dan dibagi. Karena itu sel kulit, sel hati dan sel spermanya semuanya membawa gen itu — dan spermanya mewariskannya kepada keturunan berikutnya.

Latihan 3.12 ★★★

Molekul DNA sebuah bakteri sepanjang $4.6 \times 10^{6}$ pasangan basa. Hitung panjangnya; bandingkan dengan $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ selnya; lalu jelaskan mengapa bakteri tetap punya ruang untuknya.

Solusi

Solusi Latihan 3.12.

$4.6 \times 10^{6} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 1.6\,\mathrm{mm}$ , sekitar 800 kali panjang selnya. Tetapi molekulnya hanya selebar $2\,\mathrm{nm}$ : volumenya, sekitar $\pi \times 1^2 \times 1.6 \times 10^{6}\, \mathrm{nm}^{3} \approx 5 \times 10^{-3}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , sekitar 1% volume selnya; setelah terlipat dan tergulung, ia muat dengan ruang bersisa.

Latihan 3.13 ★★★

Seorang teman mengaku bahwa DNA manusia pasti “lebih rumit” daripada DNA bakteri karena basanya lebih banyak. Bandingkan $3.2 \times 10^{9}$ dan $4.6 \times 10^{6}$ pasangan basa dengan $20\,000$ dan 4300 gen, lalu bahaslah DNA berlebih itu apa dan bukan apa.

Solusi

Solusi Latihan 3.13.

DNA manusia 700 kali lebih panjang tetapi hanya membawa sekitar 5 kali lebih banyak gen: sebagian besarnya bukan gen. Sebagian DNA berlebih itu mengatur kapan gennya dipakai, sebagian lagi berupa urutan berulang tanpa fungsi yang dikenal. Cacah basa mengukur besarnya teks, bukan kerumitan organismenya; jumlah gen dan, terutama, cara gen itu digabungkan dan diatur lebih menentukan.

Latihan 3.14 ★★★

Andaikan ditemukan sebuah spesies yang bahan genetiknya memakai molekul lain dan sandi yang lain. Proposisi mana dalam bab ini yang akan dibantahnya, dan apa maknanya bagi asal usul bersama spesies itu dengan sisa kehidupan?

Solusi

Solusi Latihan 3.14.

Ia akan membantah kesemestaan DNA (Proposisi 3.12). Karena molekul dan sandi yang sama diwariskan dari nenek moyang bersama, spesies semacam itu tentu berasal dari asal usul kehidupan yang terpisah: gennya tidak akan dapat dibaca sel kita dan transgenesis antara kedua garis keturunan itu tidak akan mungkin.

Latihan 3.15 ★★★

Insulin manusia yang dihasilkan bakteri menggantikan insulin yang disari dari pankreas babi. Sebutkan dua alasan biologi mengapa hasil bakteri itu lebih baik, dan satu pertanyaan yang tetap harus diajukan lembaga pengatur.

Solusi

Solusi Latihan 3.15.

Hasil bakterinya adalah protein manusia yang persis (insulin babi berbeda satu asam amino dan dapat memancing tanggapan kekebalan), dan ia dibuat dalam jumlah tak terbatas, bebas dari kuman penyakit babi. Lembaga pengatur tetap akan menanyakan apakah protein yang telah dimurnikan itu bebas dari pencemar bakteri dan apakah lipatannya benar serta aktif.

3.6 Soal: Gen Ubur-ubur

Soal 3.1

Soal akhir pekan — satu gen dari ubur-ubur yang diikuti sampai ke dalam mencit: panjangnya, hurufnya, mengapa mencit dapat membacanya, dan dua meter DNA yang membawanya dalam setiap sel

Protein fluoresen hijau ubur-ubur Aequorea victoria adalah rantai 238 asam amino. Gennya, sebagaimana dipakai di laboratorium, adalah ruas DNA sepanjang 720 pasangan basa. Ambil $0.34\,\mathrm{nm}$ tiap pasangan basa, sepuluh pasangan basa tiap putaran, dan genom mencit sepanjang $2.7 \times 10^{9}$ pasangan basa tiap perangkat kromosom, dua perangkat tiap sel.

Bagian I — Molekulnya.

Hitung panjang gen GFP dalam nanometer, dan banyaknya putaran heliks yang dibuatnya.
Satu untai gen itu diawali ATGAGTAAAGGAGAAGAAC. Tuliskan untai komplementernya.
Dalam gen utuhnya, adenin mewakili 27% basanya. Berikan persentase ketiga basa lainnya.
Gen itu punya 720 pasangan basa dan menyandikan 238 asam amino. Hitung nisbahnya, dan usulkan apa yang disarankannya tentang berapa banyak basa yang menetapkan satu asam amino (dugaan yang akan dibenarkan Bab 14).
Berapa banyak urutan 720 basa yang berbeda yang mungkin pada asasnya? Tuliskan jawabannya sebagai pangkat dari 4, lalu jelaskan dalam satu kalimat mengapa urutannya dapat disebut keterangan.

Bagian II — Mengapa mencit dapat membacanya.

Nyatakan sifat DNA yang memungkinkan sel mencit memakai gen ubur-ubur.
Gennya disisipkan ke dalam sel telur yang telah dibuahi, bukan ke dalam kulit mencit dewasa. Dengan teori sel, jelaskan apa bedanya bagi tempat gen itu berakhir.
Mencit dewasanya berpendar pada setiap jaringan. Apa yang ditunjukkannya tentang kandungan DNA berbagai jenis selnya?
Mencit yang berpendar itu dikawinkan dengan mencit biasa. Ramalkan, dengan alasan, apakah sebagian keturunannya berpendar.
Seekor mencit kontrol disuntik dengan protein GFP murni, bukan gennya: ia berpendar samar selama beberapa hari, lalu berhenti. Jelaskan beda kedua percobaan itu.

Bagian III — Bukti di balik ceritanya.

Dalam percobaan Avery, sebutkan pecahan yang mentransformasi bakterinya dan perlakuan yang menghapus transformasinya.
Jelaskan mengapa percobaan transformasi itu adalah bentuk alami transgenesis.
Chargaff menemukan A $\,=\,$ T dan G $\,=\,$ C pada setiap spesies tetapi A+T berubah-ubah dari 25% sampai 75%. Pengamatan yang mana dari keduanya yang menyokong pemasangan basa, dan yang mana yang menunjukkan bahwa urutannya bebas?
Foto Franklin memberikan garis tengah heliksnya $2\,\mathrm{nm}$ . Jelaskan mengapa memasangkan basa besar dengan basa kecil (A dengan T, G dengan C) dan bukan dua basa besar membuat heliksnya teratur.
Mengapa penemuan strukturnya seketika menyarankan cara DNA disalin?

Bagian IV — Dua meter dalam sebuah inti sel.

Hitung panjang seluruh DNA dalam satu sel mencit.
Inti selnya selebar $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Dengan faktor berapa DNA itu harus diperpendek lewat penggulungan agar muat?
Berapa bagian DNA sel itu yang berupa gen GFP?
Mencit punya sekitar $2 \times 10^{4}$ gen yang rata-rata $3 \times 10^{4}$ pasangan basa termasuk bagian bukan penyandinya. Berapa bagian genomnya yang ditempati gen?
Nyatakan hasilnya dalam satu kalimat: berapa banyak DNA yang dibawa sel mencit, dan kenyataan tunggal apa tentang DNA itu yang memungkinkan satu gen ubur-ubur di antara ribuan gennya dibaca?

Solusi

Solusi Soal 3.1.

1. $720 \times 0.34 \approx 245\,\mathrm{nm}$ ; $720/10 = 72$ putaran.

2. TACTCATTTCCTCTTCTTG.

3. T $= 27\%$ ; G $=$ C $= (100 - 54)/2 = 23\%$ .

4. $720/238 \approx 3.0$ : tiga basa tiap asam amino (tiga yang terakhir menandai akhir rantainya).

5. $4^{720}$ urutan, sekitar $10^{433}$ . Kimianya membolehkan urutan apa pun, sehingga urutan tertentu yang terpilih di antara semua kemungkinan itu adalah sebuah pesan — yaitu keterangan.

6. Kesemestaannya: setiap makhluk hidup memakai empat nukleotida yang sama dan membaca urutannya menurut aturan yang sama.

7. Seluruh sel mencit itu berasal dari sel telurnya lewat pembelahan, sehingga gen yang disisipkan pada sel telur tersalin ke dalam setiap sel. Jika disisipkan ke dalam kulit dewasa, gen itu hanya akan hadir pada sel kulit yang diperlakukan dan keturunannya.

8. Setiap jenis sel memuat seluruh DNA-nya, termasuk transgennya: spesialisasi tidak membuang gen.

9. Ya: sel kelaminnya membawa gen itu. Jika mencitnya punya satu salinan pada satu kromosom dari sepasang, sekitar separuh keturunannya mewarisinya dan berpendar.

10. Proteinnya bukan keterangan: ia terpakai habis dan tidak pernah diperbarui, sehingga pendarnya memudar. Gennya disalin pada tiap pembelahan dan dibaca terus-menerus, sehingga pendarnya tetap dan diwariskan.

11. Pecahan DNA-nya; perlakuan dengan enzim yang merusak DNA.

12. Bakterinya menyerap DNA dari galur lain, memadukannya serta mengungkapkan dan mewariskan sifatnya: sebuah gen berpindah dari satu organisme ke organisme lain, dan itulah yang dilakukan transgenesis dengan sengaja.

13. A $\,=\,$ T dan G $\,=\,$ C menyokong pemasangannya; bagian A+T yang berubah-ubah menunjukkan bahwa urutan pasangannya bebas.

14. A dan G adalah basa besar bercincin dua, T dan C basa kecil bercincin satu: basa besar yang berpasangan dengan basa kecil selalu merentang jarak yang sama, sehingga kedua tulang punggungnya tetap berjarak $2\,\mathrm{nm}$ di sepanjang molekulnya. Dua basa besar akan menggembung, dua basa kecil akan menyisakan celah.

15. Karena tiap untai adalah komplemen untai yang lain: pisahkan keduanya, bangun satu pasangan pada masing-masing menurut aturan pemasangannya, dan terhasillah dua molekul yang serupa.

16. $2 \times 2.7 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 1.8\,\mathrm{m}$ .

17. $1.8\,\mathrm{m} / 6\,\text{µ}\mathrm{m} = 3 \times 10^{5}$ : pemampatan tiga ratus ribu kali lipat.

18. $720 / 5.4 \times 10^{9} \approx 1.3 \times 10^{-7}$ : sekitar sepersepuluh juta DNA selnya.

19. $2 \times 10^{4} \times 3 \times 10^{4} = 6 \times 10^{8}$ pasangan basa, sekitar 22% genomnya; sisanya terletak di antara gennya.

20. Sel mencit membawa sekitar $1.8\,\mathrm{m}$ DNA; karena DNA itu dibangun dan dibaca persis seperti DNA ubur-ubur, satu gen asing di antara dua puluh ribu gennya dibaca seperti gen yang lain.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 479 istilah di glosarium