BIOLOGI MOLEKULER (IBO 2008, MUMBAI)

(SOAL INTERNATIONAL BIOLOGY OLYMPIAD 2008, MUMBAI-PART  B)

Leena memurnikan 2 fragmen DNA, 300 dan 800 pb. Kedua fragmen diperoleh dari hasil pemotongan plasmid dengan enzim HindIII. Masing-masing fragmen mempunyai satu sisi pengenalan enzim EcoRI. Leena mau menggabungkan kedua fragmen tersebut seperti pada gambar 1.1. Dia pikir bahwa gen tersebut mengkode protein yang spesifik.

mol 1

Kedua fragmen dicampur bersama enzim ligase dan diinkubasi. Setelah 30 menit, sebagian hasil reaksi diambil dan dielektroforesis. Ternyata diperoleh banyak sekali pita DNA selain pita 1,1 kb yg diharapkan. (Gambar 1.2) berikut:

MOL 2

I. Pernyataan mana yang menjelaskan hasil di atas?

a. kedua fragmen yg diligasi tidak cukup murni.

b. Pita yang banyak merupakan akibat degradasi DNA yang terjadi selama inkubasi. 

c. Pola pita yang teramati terjadi akibat ligasi fragmen DNA yang terjadi secara acak.

d. DNA ligase tidak berfungsi, sehingga terjadi hubungan molekulmolekul DNA secara acak

MARI KITA SEDERHANAKAN KISAH SI LEENA INI…..HEHEHE..

Informasi penting dari soal adalah : LEENA MEMURNIKAN 2 FRAGMEN DNA (DUA POTONG DNA), 300 DAN 800 pb (pb : pasangan basa/bp :  base pair).

Analogikan bahwa Leena memiliki beberapa utas tali dengan dua macam ukuran (utas tali sebagai analogi potongan DNA) yaitu   300 bp dan 800 bp.

Ia bertujuan untuk menggabungkanbeberapa utas tali tersebut dengan cara menyatukan dua utas tali dengan panjang berbeda (300 bp disambung dengan 800 bp) dengan harapan hasilnya adalah beberapa utas tali dengan panjang yang sama yaitu 1100 bp (1100 hasil dari 300 bp + 800 bp).

JADI SEBENARNYA TARGET LEENA ADALAH HANYA MENDAPATKAN BEBERAPA TALI DENGANDENGAN PANJANG YANG SAMA . 

Untuk mencapai tujuannya maka Leena menggunakan enzim penyambung dua potongan (enzim ligase) dan menginkubasinya supaya reaksi penyambungan antar potongan terjadi.

Tentu Ia penasaran dengan hasil penyambungannya, apakah sudah berhasil atau belum, benarkah panjang tali yang ia dapat sesuai harapan atau mala gak karuan….karenanya Ia melakukan pengecekan terhadap potongan-potongan yang sedang mengalami proses peyambungan tersebut dengan TEKNIK ELEKTROFORESIS.

DASAR TERPENTING DARI ELEKTROFORESIS ADALAH PEMISAHAN MOLEKUL-MOLEKUL PADA MEDAN BERARUS  LISTRIK  KONSTAN DIMANA MOLEKUL-MOLEKUL YANG BERMUATAN LISTRIK AKAN TURUT BERGERAK KE ARAH KUTUB YANG BERLAWANAN DENGAN MUATAN MOLEKUL TERSEBUT. JADI, MOLEKUL NEGATIF TENTU AKAN BERGERAK KE KUTUB POSITIF, DAN SEBALIKNYA.

Dalam pergerakannya di medan listrik tersebut, molekul-molekul dengan berat yang sama akan berpindah ke suatu titik dengan jarak yang sama, sedangkan molekul-molekul dengan berat yang berbeda tentu akan berpindah dengan jarak yang berbeda pula.

ANALOGI ELEKTROFORESIS ADALAH  KETIKA KITA HARUS MENGGENDONG DUA ORANG PACAR DENGAN BERAT BADAN YANG BERBEDA PADA SUATU JALAN  YANG SAMA ( PACAR PERTAMA BERANTA 35 Kg DAN PACAR KEDUA BERATNYA 150 Kg), MAKA TENTU KITA AKAN DAPAT MENGGENDONG PACAR PERTAMA HINGGA JARAK CUKUP JAUH DIBANDINGKAN KETIKA KITA MENGGENDONG PACAR KEDUA YANG BARANGKALI HANYA MAMPU MEMBAWANYA BEBERAPA METER SAJA DARI TEMPAT ASAL DI JALAN TERSEBUT HINGGA AKHIRNYA KITA AKAN MENGHEMPASKANNYA KE TENGAH JALAN. 

JADI ADA DUA KUNCI PENTING DALAM ELEKTROFORESIS:

(1) MOLEKUL DENGAN BERAT YANG SAMA AKAN BERGERAK PADA JARAK YANG SAMA, DAN

(2) MOLEKUL YANG RINGAN AKAN BERGERAK LEBIH JAUH DARIPADA MOLEKUL YANG BERAT.

nah..dari soal pertama di atas, ketika Leena mengecek hasilnya dengan elektroforesis, maka ia mendapati pita-pita yang mana tiap pita tersebut sebenarnya adalah kumpulan dari potongan-potongan DNA dengan berat molekul yang sama. Kembali kita perhatikan pita yang ia peroleh :

MOL 2

Jika dihitung maka jumlah pita yang ada pada hasil elektroforesis tersebut adalah 10 macam pita yang masing-masing pitanya memiliki berat molekul yang berbeda (panjang yang berbeda). Jadi, harapan Leena kacau donk sekarang…tadi dia kan berharap untuk mendapatkan satu potongan panjang saja (yaitu 1100 bp atau 1,1 kbp, kilo base pairs  atau pb pasangan basa). Berapa saja panjang potongan yang terbentuk dari percobaan Leena yang diluar harapan tersebut? Untuk mengetahuinya maka perhatikan skala berupa angka-angka (0.3 kb, 0.6 kb, 0.8 kb, 1.1 kb dan 1.9 kb) di sisi kiri dari gambar pita. Angka-angka tersebut ibarat alat ukur standar yang menjadi acuan untuk mengetahui, jika suatu pita berada pada skala tersebut, maka sebesar itulah berat molekulnya. Contohnya : perhatikan pita paling bawah, posisinya segaris lurus dengan skala 0.3 kb, artinya pita paling bawah tersebut adalah potongan DNA dengan panjang 0.3 kb atau 300 pasangan basa. Tentu pita-pita yang berada di atasnya adalah molekul-molekul DNA dengan ukuran lebih panjang/ lebih berat.

BACALAH UKURAN MOLEKUL DARI ATAS KE BAWAH, BAGIAN ATAS ADALAH PANGKAL JALAN SEDANGKAN BAGIAN BAWAH ADALAH UJUNG JALAN (JIKA DIANDAIKAN JALAN YANG DITEMPUH DALAM RANGKA MENGGENDONG DUA ORANG PACAR TADI).

OKE…dengan cerita yang panjang tadi, kembalilah kita kepada pertanyaan dalam soal…MENGAPA KOK HASIL YANG DIPEROLEH LEENA JAUH DARI HARAPAN? Maunya cuma satu potongan saja dengan panjang 1100 bp, tapi mala dapat banyak sekali seperti yang divisualisasikan oleh hasil elektroforesis?

JAWABANNYA ADALAH : c. Pola pita yang teramati terjadi akibat ligasi fragmen DNA yang terjadi secara acak.

Maksudnya adalah, ketika beberapa potongan DNA dengan dua macam panjang yang sama digabungkan dalam suatu wadah, maka lama kelamaan akan terjadi persambungan secara acak oleh enzim ligase. Proses penyambungan ini disebut ligasi. Beberapa kemungkinan persambungan diantranya adalah :

300 + 300 = 600 bp

300 + 300 + 300 = 900 bp

300 + 800 = 1100 bp

800 + 600 = 1400 bp

dan seterusnya…..lalu potongan-potongan yang telah terbentuk berpeluang untuk bersambungan dengan potongan lainnya, misalnya :

100 + 900 = 1800 bp

900  + 300 = 1200 bp

dan seterusnya…

Ini berarti telah terjadi ligasi secara acak dari potongan-potongan DNA tersebut. Maka logis donk kalau akhirnya akan didapati beragam macam potongan DNA dengan panjang yang bermacam-macam pula.

Akan tetapi yang perlu dicermati adalah bahwa potongan terpendek tetaplah 300 bp, karena itulah panjang potongan DNA terpendek yang ada dalam sampel tersebut…dan karena reaksinya adalah reaksi penyambungan maka tentu tidak akan mungkin ada potongan DNA dengan panjang kurang dari 300 bp ( yang berarti ada reaksi pemotongan disana….)

JADI SEKARANG KITA LANJUTKAN KE PERTANYAAN KEDUA :

II. Apabila setelah delapan jam, sebagian hasil reaksi diambil dan dielektroforesis. Bagaimana hasilnya?

a. Pita DNA dengan berat molekul tinggi makin tebal.

b. Pita DNA dengan berat molekul rendah makin tebal.

c. Terdapat banyak sekali molekul dengan berbagai ukuran sehingga terlihat sebagai bercak yang memanjang.

d. Pola pita pada gel tidak berubah. Hanya intensitasnya lebih tinggi.

Nah..loe…gimana kira-kira hasilnya kalau sudah 8 jam?

BAYANGKAN SAJA DARI HASIL PERTAMA, DIMANA SI LEENA  MELAKUKAN PENGECEKAN HASIL LIGASI SETELAH SETENGAH JAM DAN IA MENDAPATKAN BANYAK POTONGAN DENGAN KECENDERUNGAN TERUS  TERJADI PERSAMBUNGAN-PERSAMBUNGAN. ARTINYA ADALAH SEMAKIN LAMA MAKA POTONGAN-POTONGAN AKAN MEMBENTUK SAMBUNGAN YANG LEBIH PANJANG, PANJANG, PANJANG, DAN PANJANG…..MAKANYA AKAN TERBENTUK PITA DENGAN BERAT MOLEKUL YANG TINGGI SEMAKIN BANYAK, SEMAKIN BANYAK….

DALAM ELEKTROFORESIS, SEMAKIN BANYAK POTONGAN DENGAN BERAT YANG SAMA, MAKA AKAN MEMBENTUK PITA YANG SEMAKIN TEBAL, MISALNYA AWALNYA HANYA TERBENTUK 3 UTAS POTONGAN DENGAN PANJANG/BERAT 1100 bp, lalu setelah sekian jam akan terbentuk 20 potongan dengan panjang 1100 bp, maka semua potongan tersebut ketika dielektroforesis akan berjalan pada jarak yang sama dan akan menumpuk di suatu titik yang sama…semakin menumpuk, semakin menembal, semakin menebal….

So..jawabannya dari soal tersebut adalah : a. Pita DNA dengan berat molekul tinggi makin tebal.

Kenapa kok pita DNA dengan berat molekul ringan/pendek tidak ikut tebal? Ingat bahwa proses yang sedang berlangsung adalah proses penyambungan potongan (ligasi) maka tentu potongan pendek tidak akan bertambah, karena proses persambungan antar potongan terus berlangsung…OKAY BIBEH>>.

NEXT PERTANYAAN BERIKUTNYA  (MASIH BERDASARKAN EKSPERIMEN SI LEENA YANG MANIS DAN PINTER )….HAHAHA

III. Leena tertarik dengan fragmen 1,1kb pada gambar 1.1. Fragmen tersebut diambil dari gel hasil reaksi ligasi pa da gambar 7.2 dan sebagian dia potong dengan HindIII. Dia peroleh fragmen 800 dan 300 pb. Untuk mengkonfirmasi peta restriksinya, fragmen 1,1 kb selebihnya dia potong dengan EcoRI. Bagaimana hasil pemotongannya? Pilih a,b,c,atau d…..!!

mol 3

 

Mari kita selesaikan secara jantan….wkwkkwkw…

Jadi sekarang ceritanya berbeda dengan yang sebelumnya, sekarang adalah kisa pemotongan (restriksi) dengan dua macam mesin potong rumput berbeda…hahaha…HindIII (baca kerennya Hainditri) dan EcoRI (baca dengan keren Ekoarwan). Maka kunci penting dari reaksi pemotongan adalah bahwa semakin lama maka potongan DNA akan semakin pendek kan…..so, sebenarnya dengan tanpa mikir jauh-jauh pada soal tersebut, kita sudah bisa mendelet pilihan jawaban yang pasti SALAH…yaitu pilihan jawaban yang memperlihatkan adanya pita-pita dengan berat molekul jauh lebih tinggi (COBA LIHAT PILIHAN A DAN C, ITU DIA YANG HARUS DIDELETE KARENA ADA PITA-PITA HASIL POTONGAN DENGAN BERAT MOLEKUL  BERAT BANGET..1 kb, 2 kb…NGAUR ITU KAN!!)..Tapi itu jalan pintas, kalau soal berubah, kita bakal kelabakan juga…makanya kita bahas detail yuk….kalau sudah mahir nanti baru main delete delete lagi…hahaha..

Untuk membahasnya, pahami kerjaan si Leena dalam soal dengan seksama…

Kata si soal, si Leenanya tertarik sama fragmen 1,1 kb seperti gambar berikut :

mol 1

 

lalu si Lenuik yang smart ini mengambil sepotong pita dengan panjang 1,1 kb dari sampel elektroforesisnya yaitu :

MOL 2

 

Jadi, kalau dilihat dari gambar diatas, yang diambil Lenuik adalah pita nomor lima dari bawah. Pitah itu terdiri dari kumpulan potongan-potongan DNA dengan panjang/berat molekul yang sama yaitu 1.1 kb (1100 bp).

Trus diapain sama dia? kata si soal, si Lenuik memotong sampel dengan dua enzim berbeza….yaitu dengan  HindIII, lalu sebagian lain dia potong dengan EcoRI. Dengan demikian sodara-sodara yang beriman, si Lenuik ini menjalankan dua reaksi pemotongan yang berbeda terhadap sampel yang sama…

Ketika pada reaksi pemotongan dengan HindIII, tentu berdasarkan gambar titik potong (lihat gambar berbingkai merah)…maka sampel DNA yang terdiri atas utas DNA dengan panjang 1,1 dipotong dengan HindIII, maka akan terbentuk dua potongan pendek yaitu 300bp dan 800bp….jadi jelas donk…kelak potongan ini akan muncul pada pita elektroforesis kalau dielektroforesis sampel yang sudah dipotong tersebut.

Terus kalau sampel DNA lain yang tentu dengan panjang yang sama yaitu 1,1 kb dipotong dengan EcoRI berbarengan juga dengan HindIII…apa saja macam potongan DNA yang akan terbentuk? Nah perhatikan lagi titik potong EcoRI (lihat lagi di gambar berbingkai merah ya..)….

Kalau EcoRI memotong DNA 1,1 kb maka akan diperoleh hasil potongan beragam sbb :

200 dan 900 bp (ctt asal  900 dari 700 + 200)

700 dan 200 dan 200

Jadi ada tiga macam hasil potongan utama si EcoRI terhadap DNA 1,1 kb yaitu :

200

700

900

Terus, kalau kemudian si EcoRI juga memotong lanjut hasil potongan HindIII (DNA 300 bp, dan DNA 800 bp), maka perhatikan la dengan seksama bahwa :

Pada DNA 300 bp hasil potongan HindIII, terdapat satu titik potong EcoRI (lihat lagi di gambar berbingkai merah ya), maka hasil potongan EcoRI terhadap DNA 300 bp ini adalah 200 bp dan 100 bp

Sedangkan pada DNA 800 bp hasil potongan HindIII, terdapat juga satu titik potong EcoRI (kembali cermati gambar peta restriksi berbingkai merah) sehingga hasil potongan EcoR1 terhadap DNA 800 bp ini adalah 700 bp dan 100 bp

Maka oleh sebab itu, sodara-sodara yang berbahagia, atas berkat rahmat Tuhan yang maha Esa…dan dengan didorong oleh keinginan luhur …hahaha..baca UUD 45 dunk….maka oleh sebab itu..secara keseluruhan, hasil pemotongan EcoRI adalah sbb :

100 bp (alias 0.1 kb)

200 bp (alias 0.2 kb)

700 bp (alias 0.7 kb)

900 bp (alias 0.9 kb)

 

dan ketika kita gabungkan hasil pemotongan EcoRI dengan HindIII, maka tinggal nambahin hasil potongan HindIII aja lagi ni…yaitu :

300 bp (alias 0.3 kb)

800 bp (alias 0.8 kb)

kb apaan? keluarga bercinta? hahaha..bukan..tapi kilo basa…okay…

Nah…akhirnya…dengan secara seksama, kita akan dapat menentukan bahwa ternyata pilihan jawaban b lah yang mengilustrasikan kemunculan keenam macam pita hasil pemotongan rumput tersebut….cekidot bibeh..cekidot…bekicot dikenyot kenyot..nyot..

mol 4

 

Semoga engkau mengerti sayang, hahaha….kecup tikus unyu ini bertubi tubi..muach muach muach…….

ratita

BY : PUTRA SANTOSO (ojongono santoso)

 

2 Responses to BIOLOGI MOLEKULER (IBO 2008, MUMBAI)

  1. alhamdulillah. bertemu dengan page ini, materinya dianalogikan dengan kehidupan sehari-hari, jadi gampang dimengerti. hehehe. terima kasih pak. salam dari rizki, sman 1 cimahi.

  2. Heheheh…iya ky…naiz cyu mit wic yu cyu….hahah…salam kenal…mari belajar bersama….salam kembali…ay laf yu hhahaha