I.
Judul
Analisis DNA Hasil Isolasi
Dengan Spektofotometri
II.
Tujuan
Agar dapat melakukan
analisis kuantitatif atau kualitatif DNA mamalia hasil isolasi
III.
Latar belakang
Pembelajaran tentang genetika molekuler memegang
peranan dalam mengidentifikasi faktor genetik yang mempengaruhi
kerentanan penyakit manusia dan
hasilnya. Kemajuan teknik dalam genotip
dan analisis sekuen, bersamaan dengan ketersediaan sekuen dan informasi variasi
sekuen yang terbatas telah meningkatkan substansial lingkup manusia terhadap
penelitian genetik. Salah satu pengembangan teknologi yang penting untuk
mendapatkan genotip dengan hasil yang baik adalah kuantifikasi DNA. Keakuratan
dan kuantifikasi DNA yang tepat sangat diperlukan untuk mendapatkan hasil
genotip yang efisien. Sampai saat ini, spektrofotometri telah menjadi metode
tradisional untuk kuantifikasi DNA dalam biologi molekuler(1).
Seiring makin
bertambahnya pengetahuan kita tentang biologi molekular, semakin menjadi jelas
bahwa perkembangan dan pemanfaatan dalam bidang ini menimbulkan revolusi yang
besar dalam diagnosis, pencegahan dan pengobatan penyakit. Pemeriksaan untuk
variasi urutan DNA lebih sensitif dibandingkan dengan banyak teknik lain
(seperti pemeriksaan enzim) dan memungkinkan kita mengenal penyakit lebih dini
dan, oleh karena itu, kemungkinan besar mengenal stadium yang lebih dapat
diterapi. Pemeriksaan DNA juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi pembawa
penyakit yang diwariskan sehingga pembawa dapat menerima penyuluhan yang
sesuai. Karena variasi genetic sedemikian khusus, “sidik jari” DNA (analisis
perbedaan urutan DNA) dapat digunakan untuk menentukan hubungan keluarga atau
untuk membantu mengidentifikasi pelaku kejahatan(2).
Penghitungan asam nukleat sangat penting sebagai
prosedur dalam banyak penelitian biologi molekuler.
Namun, penentuan konsentrasi
DNA atau RNA yang akurat bisa
menjadi sulit, terutama ketika kemurnian
sampel tidak pasti. Di banyak kasus, pendekatan
yang paling cepat dan akurat untuk menentukan konsentrasi asam nukleat yang relatif murni dan
protein adalah dengan membaca absorbansi
pada spektrofotometri. Jumlah
cahaya yang diserap oleh
sampel berbanding lurus dengan konsentrasi protein dan / atau asam nukleat dalam
sampel. Konversi absorbansi dalam
pembacaan konsentrasi didasarkan pada hukum Lambert-Beer(3).
Spektrofotometri adalah suatu metode analisis untuk mengukur konsentrasi
senyawa berdasarkan kemampuan senyawa tersebut mengabsorbsi berkas sinar atau
cahaya. Alat ini terdiri dari spektrofotometer dan fotometer. Spektrofotometer
menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang gelombang tertentu, sementara
fotometer adalah pengukur intensitas cahaya yang ditransmisikan atau diabsorbsi(4).
Spektrofotometer
dilengkapi sumber cahaya atau gelombang elektromagnetik, baik cahaya UV (ultra-violet) atau pun cahaya nampak (visible). Komponen utama dari alat ini adalah sumber
cahaya, pengatur intensitas, monokromator, kuvet, detektor, penguat arus dan
indikator atau layar(5).
Keberadaan DNA dalam suatu organisme dapat
diketahui dengan 2 cara yaitu secara kualitatif dengan metode Elektroforesis Gel Agarose dan
secara kuantitatif dengan metode spektrofotometri. Uji kuantitatif DNA adalah
analisis untuk menentukan kandungan / jumlah DNA yang terdapat dalam suatu zat
atau komponen zat yang sebelumnya telah diketahui keberadaan DNA plasmidnya
dalam larutan contoh dengan cara uji kualitatif. Analisis kuantitatif merupakan salah satu
teknik analisis yang bertujuan untuk menentukan jumlah atau seberapa banyak
suatu zat atau komponen zat(6).
Jumlah DNA dicerminkan berat molekul
bukan oleh volume. Untuk mengetahui jumlah DNA, maka DNA hasil isolasi harus
dianalisis dengan spektrofotometer UV dengan panjang gelombang 260 nm. Kualitas
DNA yang berhubungan dengan kemurnian terhadap kontaminan protein dapat dilihat
dari perbandingan absorbansi suspensi DNA pada panjang gelombang 260 nm
terhadap 280 nm. Rasio OD260 / OD280 antara 1,8 - 2,0 mencerminkan DNA yang
relatif murni dan terbebas dari kontaminan protein. Nilai absorbansi pada
panjang gelombang 260 nm dapat dikonversikan menjadi konsentrasi, yaitu nilai 1
pada OD260 = 50 ug DNA utas ganda tiap ml(7).
Penentuan panjang gelombang maksimum perlu dilakukan untuk mengetahui
dimana terjadi absorpsi maksimum dan untuk meningkatkan proses absorpsi larutan
terhadap sinar(8).
Panjang gelombang yang digunakan untuk mengetahui kandungan DNA / RNA
menggunakan spektrofotometri UV adalah 260 nm, sedangkan untuk mengetahui
kandungan protein menggunakan spektrofotometri UV dengan panjang gelombang 280
nm(9,10).
IV.
Metode
A. Bahan
dan Alat
Alat : 1.
Spektrofotometri UV
2. Bluetip
3. Yellowtip
4. Mikropipet
5. Kuvet
6. Gelas Beaker
7. Erlenmayer
Bahan : 1. DNA
hasil isolasi
2. Aquadest steril
B. Cara
Kerja
Dicampur, kemudian pindahkan kedalam kuvet
spektrofotometer
Blanko spektrofotometer dengan kuvet berisi 1 ml
aquadest
Dibaca absorbansi sampel dengan spektorfotometer pada λ260
nm
Tentukan rasio absorbansi yang ke-2 pada λ260 nm dan
λ280 nm
Dihitung konsentrasi DNA untai sampel dan tentukan
konsentrasi DNA yang diperoleh
Cara kerja
alat spektrofotometri
Pilih spektrofotometri
Catat nilai absorbansi
Ganti isi kuvet dengan larutan uji DNA
V.
Hasil dan Pembahasan
Hasil dan Perhitungan
Uji
|
λ260
|
λ280
|
Blanko
|
0,0914
|
0,088
|
Sampel
|
0,1040
|
0,070
|
Δ λ260 = sampel – blanko
= 0,1040 – 0,0914
= 0,0126
Δ λ280 = sampel – blanko
= 0,088 – 0,070
= 0,018
Konsentrasi DNA (µg/ml) = 0,0126 X 200 X 50 µG/ML / 1000
= 0,126 µG/ml
Δ λ260/ λ280 = 0,0126 / 0,018
= 0,7
Kurang dari 1,8 berarti banyak pengotor fenol dan protein
Pembahasan
Percobaan
ini bertujuan untuk melakukan analisis kuantitatif atau kualitatif DNA mamalia
dari hasil isolasi. Hasil isolasi yang telah didapatkan dianalisis dengan
menggunakan spektrofotometer UV. DNA dapat dianalisis dengan spektrofotometri
UV karena memiliki ikatan rangkap terkonjugasi.
Analisis
spektroskopi adalah analisis yang didasarkan pada interaksi radiasi dengan
spesies kimia. Interaksi radiasi dengan spesies kimia dapat berupa refleksi,
refraksi atau difraksi. Cara interaksi dapat berupa absorpsi, pemendaran,
emisi, penghamburan tergantung pada jenis materi. Range panjang gelombang
radiasi UV-tampak berada antara 200 nm-800 nm, terdiri dari daerah UV (200
nm-400 nm) dan daerah tampak (400 nm-700 nm). Jika suatu berkas elektromagnetik
dilewatkan pada suatu sampel kimia, maka sebagian gelombang dapat terabsorpsi.
Energi elektromagnetik yang diabsorpsi tersebut ditransfer ke atom atau molekul
sehingga dapat terjadi promosi energi partikel ke tingkat yang lebih tinggi,
atau disebut tingkat eksitasi. Frekuensi absorpsi dapat terukur dan
menghasilkan spectra(4)
Panjang
gelombang saat sampel memiliki absorbansi maksimal disebut dengan λ maksimal.
Panjang gelombang (λ) maksimal spesifik untuk setiap sampel, dan panjang
gelombang ini dapat digunakan untuk analisis kualitatif. Untuk analisis
kuantitatif, absorbansi sampel diukur pada panjang gelombang maksimal sampel
tersebut untuk mengurangi adanya interferensi serapan oleh molekul/zat lain
dalam suatu sampel(4)
Analisis kuantitatif DNA
dapat dianalisis dengan metode spektrofotometri. Uji kuantitatif DNA adalah
analisis untuk menentukan kandungan / jumlah DNA yang terdapat dalam suatu zat
atau komponen zat yang sebelumnya telah diketahui keberadaan DNA plasmidnya dalam
larutan contoh dengan cara uji kualitatif. Analisis kuantitatif merupakan salah satu
teknik analisis yang bertujuan untuk menentukan jumlah atau seberapa banyak
suatu zat atau komponen zat.
DNA
dan RNA menyerap pada panjang gelombang maksimal 260 nm, sementara kebanyakan
protein menyerap kuat pada 180 nm. Namun, asam nukleat juga menyerap secara
signifikan pada 280 nm (50%-55% dari absorbansi poada 260 nm), dan sebagian
protein dapat menyerap kuat pada 260 nm (absrobansi bervariasi, tergantung pada
protein). Dengan demikian, untuk mengukur secara akurat konsentrasi DNA, RNA
dan protein dalam campuran yang kompleks bisa menjadi sulit. Namun, mengukur
absorbansi pada 260 nm dan pada 280 nm dapat memberikan validasi kemurnian
sampel asam nukleat: rasio A260/A280 di atas 1,8 untuk DNA atau 2,0 untuk RNA
mengindikasikan sampel yang murni, nilai rasio yang rendah menunjukkan adanya
protein atau kontaminan lainnya(3).
Absorbansi
spektrofotometri adalah teknik yang cepat dan akurat untuk menentukan
konsentrasi sampel DNA murni. Hal ini menjadi kurang akurat ketika sampel DNA
mengandung protein, RNA, oligonukleotida primer atau nukleotida. RNA, primer
dan nukleotida menyerap kuat pada 260 nm dan tidak bias dibedakan dari DNA.
Kontaminan seperti protein dapat menyebabkan kelebihan isi DNA dalam sampel
campuran. Masalah ini dapat diatasi dengan menggunakan metode alternatif untuk
mengukur DNA saja dalam sampel. Dalam jurnal yang ditemukan, masalah tersebut
dapat diatasi dengan menambahkan suatu senyawa
berfluoresensi, yaitu DNA quant 200(3).
Untuk
preparasi sampel Dipipet 5 µl sampel DNA hasil isolasi, ditambahkan aquadest
secukupnya sehingga volume akhir 1 ml dicampur, kemudian pindahkan kedalam
kuvet spektrofotometer, Blanko spektrofotometer dengan kuvet berisi 1 ml
aquadest dibaca absorbansi sampel dengan spektorfotometer pada λ260 nm dan
dilakukan pembacaan yang ke-2 pada λ280 nm.
Pada
percobaan yang kami lakukan rasio yang didapat adalah 0,7, rasio ini kurang
dari 1,8 yang berarti bahwa masih banyak terdapat pengotor fenol dan protein.
DNA yang murni memiliki rasio 1,8, apabila rasio kurang dari 1,8 menunjukan
adanya pengotor protein atau fenol, sedangkan apabila rasionya lebih dari 1,8
menunjukan adanya RNA, hal ini karena RNA juga diserap pada panjang gelombang
yang sama yaitu λ260 - λ280 nm. Konsentrasi DNA yang kami dapatkan pada
percobaan ini adalah 0, 126 µg/ml. Metode
pemurnian sampel (DNA) secara kimiawi yaitu dengan cara merusak sel kemudian diberi buffer lisis
yang berisi senyawa kimia yang dapat merusak integritas barrier dinding sel,
senyawa kimia yang dipakai diantaranya lisosom, EDTA (etilen diamin, tetra
asetat), Tris-CL atau deterjen, SDS (sodium dosecycle sulphate).
VI.
Kesimpulan
Kesimpulan dari praktikum ini adalah mahasiswa telah dapat
melakukan analisis kuantitatif/kualitatif DNA mamalia hasil isolasi. DNA dapat
dideteksi dengan metode spektrofotometri pada panjang gelombang 260 nm. DNA
yang kami isolasi masih terdapat banyak pengotor protein atau fenol, hal ini
dapat dilihat dari rasio yang didapat yaitu 0,7, rasio ini kurang dari 1,8.
Konsentrasi DNA yang didapat pada hasil isolasi adalah 0,126 µg/ml.
VII.
Daftar Pustaka
1.
Haque, K.A. et al.
Performance of High-throughput DNA Quantification Methods. Biomed Central. 2003;3(20):2
2.
Dawn,B.M., Allan, D.M., Colleen,M.S., 2000, Biokimia Kedokteran Dasar Pendekatan Klinis,
EGC Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta, 235.
3.
Teare, J.M. et al.
Measurement of Nucleic Acid Concentration Using the DyNa QuantTM and
the GenequantTM. BioTechniques.
1997;22(6):1170-1171.
4.
Day, R.A.
Underwood, A.L., 2001, Analisis Kimia
Kuantitatif, Edisi 6, Penerbit Erlangga, Jakarta, 391.
5.
Riyadi, 2009, Macam spektrofotometri dan perbedaannya (uv.
Vis dan ir), Penerbit Erlangga, Jakarta.
6.
Braun, R. D.,
1982, Introduction to Chemical Analysis,
New York : McGraw-Hill Book, New York.
7.
Harjadi, W., 1986, Ilmu
Kimia Analitik Dasar , Penerbit Gramedia, Jakarta.
8.
Suharsono dan Widyastuti, U., 2006, Pelatihan Singkat Teknik Dasar Pengklonan
Gen, Pusat Penelitian Sumberdaya
Hayati dan Bioteknologi – Lembaga Penelitian dan Pemberdayaan Masyarakat
IPB dengan DIKTI – DIKNAS, Bogor.
9.
Rohman,
Abdul., 2007, Kimia Farmasi Analisis,
Pustaka Pelajar, Yogyakarta.
10. Sahasrabudhe, A., Deodhar, M., 2010, Standartization
of DNA Extraction and Optimization of RAPD – PCR Condition in Garcinia Indica, International journal of botany, Vol.6, No.3 : 294, Mumbai, India.
11. Hasan, Z. dkk, 2008, Efficient method for the extraction of
genomic DNA from wormwood (Artemisia capillaris), African Journal of Biotechnology Vol. 7,
No.18 : 3213, Mengabang Telipot, KualaTerengganu, Malaysia.