Chem-Is-Try.Org | Situs Kimia Indonesia |

Menguak Rahasia Melelehnya DNA
Pengolahan Data
Mengubah Emas Menjadi Ungu

Posted: 14 May 2011 06:29 PM PDT

Hamburan neutron hingga saat ini telah digunakan untuk menyelidiki struktur serat DNA (deoxyribonucleic acid/asam deoksiribonukleat) pada saat meleleh. Pelelehan DNA terjadi pada rentang suhu tertentu yang menyebabkan ikatan hidrogen antar-basa nitrogen pada untai nukleotida terputus atau terdenaturasi, yang menyebabkan kedua untai nukleotida terpisah.

Metode hamburan neutron memberikan informasi mengenai korelasi antar-pasangan basa nitrogen selama terjadinya denaturasi, yang tidak mungkin dideteksi dengan teknik lainnya. Metode ini digunakan untuk mengkarakterisasi ukuran dari daerah pada DNA yang terdenaturasi ketika terjadi perubahan temperatur, dan ukuran tersebut dapat dibandingkan dengan prediksi ukuran dari model teoritis.

Model Peyrard-Bishop-Dauxois (PBD) memprediksikan bahwa denaturasi DNA yang dipengaruhi suhu akan terjadi sepanjang persambungan kedua nukleotida dengan gerakan seperti "membuka resleting". Eksperimen ini sangat mendukung kuat prediksi model tersebut hanya pada tahap pertama transisi, setelah molekul DNA dipanaskan. Ekpserimen ini hanya dapat mengukur hingga tahapan pertama transisi karena setelah tahap itu 50% untai DNA akan terdenaturasi, menjadi terkulai dan strukturnya tidak lagi stabil lagi –DNA telah terdenaturasi menjadi potongan-potongan nukleotida.

"Eksperimen ini merupakan verifikasi yang sangat penting terhadap validitas model maupun teori yang mendukung, maka hasil studi ini dapat digunakan secara terpercaya untuk memprediksi perilaku dan karakteristik DNA," kata Andrew Wildes, seorang ilmuwan instrumentasi dari Institut Laue-Langevin (ILL). "Hasil studi ini dapat membantu untuk memahami proses biologi seperti transkripsi gen dan reproduksi sel, dan hal ini juga membuat kita selangkah di depan dalam aplikasi teknologi seperti menggunakan DNA sebagai penyepit berskala nano atau sebagai komponen komputer."

"Telah banyak riset yang menghasilkan data yang baik – seperti kurva pelelehan yang baik – mengenai titik transisi, tetapi itu tidak memberitahukan apa yang sebenarnya terjadi. Sebagai contoh apakah 50% DNA yang meleleh adalah setengah molekul DNA yang seluruhnya terdenaturasi dan yang lainnya masih bergabung? Ataukah untai DNA sebagian terpisah? Hamburan neutron memberi kita informasi tentang struktur DNA pada saat proses pelelehan terjadi untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan semacam ini," jelas Michel Peyrard, seorang professor fisika di Ecole Normale Supérieure de Lyon, dan merupakan salah satu penggagas model PBD. "Sama seperti aplikasinya pada perkembangan teknologi, studi ini juga dapat diaplikasikan pada perkembangan biologi, misalnya pada prediksi lokasi gen tertentu pada sekuens untai DNA."

Eksperimen tentang DNA telah banyak dilakukan jauh sebelum studi ini. Pionir eksperimen DNA adalah Rosalind Franklin yang menunjukkan bahwa hamburan sinar-x pada suatu sampel DNA dapat memberi gambaran mengenai struktur DNA. Berdasarkan eksperimen tersebut, James Watson dan Francis Crick memperkenalkan model struktur DNA heliks berganda (double-helix) pada tahun 1953 yang sangat terkenal hingga saat ini. DNA merupakan molekul dinamis yang mengalami perubahan struktur yang cukup signifikan. Sebagai contoh, DNA di dalam inti sel terbungkus menjadi sebuah kromosom, yang merupakan kumpulan untai DNA dan protein histon hingga berbentuk menyerupai huruf 'X', tetapi ketika informasi genetik yang ada di dalamnya harus dipindai, maka DNA harus terurai dan untai DNA memisah untuk memungkinkan informasi genetik di dalamnya dapat terpindai dengan baik membentuk RNA (ribonucleic acid/asam ribonukleat).

Pengolahan Data

Posted: 14 May 2011 05:04 AM PDT

2. Pengolahan Data
Pengukuran dalam fisika bertujuan untuk mendapatkan data. Apakah manfaat data yang diperoleh? Tentu kalian sudah mengetahui bahwa dari data tersebut dapat dipelajari sifat-sifat alam dari besaran yang sedang diukur. Dari data itu pula dapat dilakukan prediksi kejadian berikutnya.

Dari penjelasan di atas dapat dilihat betapa pentingnya arti data hasil pengukuran. Namun perlu kalian ketahui bahwa untuk memenuhi pemanfaatannya data yang ada perlu dianalisa atau diolah. Metode pengolahan data sangat tergantung pada tujuan pengukuran (eksperimen) yang dilakukan. Sebagai contoh untuk kelas X SMA ini dapat dikenalkan tiga metode analisa data seperti berikut.
a. Metode generalisasi
Pengukuran atau yang lebih luas bereksperimen fisika di tingkat SMA ada yang bertujuan untuk memahami konsep-konsep yang ada. Misalnya mempelajari sifat-sifat massa jenis air. Untuk mengetahui sifat itu maka dapat dilakukan pengukuran kemudian datanya diolah. Pengolahan data untuk tujuan ini tidak perlu rumit, cukup dari data yang ada dibuat simpulan yang berlaku umum.Salah satu metode untuk membuat simpulan masalah seperti ini adalah metode generalisasi.
Perhatikan contoh berikut.
CONTOH 1.2
Made dan Ahmad sedang melakukan pengukuran massa jenis zat cair dengan gelas ukur dan neraca seperti pada Gambar 1.4. Tujuannya untuk mengetahui sifat massa jenis zat cair jika volumenya diperbesar. Jika volumenya ditambah dan massanya ditimbang maka dapat diperoleh data seperti pada tabel 1.1. Simpulan apakah yang dapat kalian peroleh?

Penyelesaian

Karena bertujuan untuk mengetahui sifat massa jenis, maka dapat dibuat simpulan dengan menggunakan metode generalisasi. Dari data pada tabel 1.1 dapat dilihat bahwa pada setiap keadaan diperoleh hasil perhitungan ρ = m/v yang selalu tetap yaitu 1,2 gr/cm3. Jadi ρ tetap terhadap tambahan
volume.

Untuk lebih memahami contoh ini dapat kalian coba soal berikut.

Dalam suatu pengukuran dan pengamatan sifat-sifat bayangan oleh lensa cembung diperoleh data seperti pada tabel 1.2. Coba kalian tentukan sifat-sifat yang ada dari data tersebut!

b. Metode kesebandingan

Tujuan pengukuran (eksperimen) yang utama adalah mencari hubungan antara besaran yang satu dengan besaran yang lain. Dari hubungan antar besaran ini dapat diketahui pengaruh antar besaran dan kemudian dapat digunakan sebagai dasar dalam memprediksi kejadian berikutnya. Misalnya semakin besar massa balok besi maka semakin besar pula volume balok besi tersebut. Untuk memenuhi tujuan pengukuran di atas maka data yang diperoleh dapat dianalisa dengan cara membandingkan atau disebut metode kesebandingan. Dalam metode kesebandingan ini sebaiknya data diolah dengan menggunakan grafik. Untuk tingkat SMA ini dapat dipelajari dua bentuk kesebandingan yaitu berbanding lurus dan berbanding terbalik.
Berbanding lurus
Dua besaran yang berbanding lurus (sebanding) akan mengalami kenaikan atau penurunan dengan perbandingan yang sama. Misalnya X berbanding lurus dengan Y, maka hubungan ini dapat dituliskan seperti berikut.

Hubungan berbanding lurus ini dapat digambarkan pada grafik dengan kurva yang linier seperti pada Gambar 1.5.

Grafik X berbanding lurus dengan Y.

Berbanding terbalik

Dua besaran akan memiliki hubungan berbanding terbalik jika besaran yang satu membesar maka besaran lain akan mengecil tetapi perkaliannya tetap. Misalnya X berbanding terbalik dengan Y, maka hubungan ini dapat ditulis sebagai berbanding terbalik. Dua besaran akan memiliki hubungan berbanding terbalik jika besaran yang satu membesar maka besaran lain akan mengecil tetapi perkaliannya tetap. Misalnya X berbandingterbalik dengan Y, maka hubungan ini dapat ditulis sebagai

[Equation_02.jpg]

Hubungan berbanding terbalik ini dapat digambarkan

pada grafik dengan kurva yang berbentuk hiperbola pada satu

kuadran (untuk X dan Y positif) seperti pada Gambar 1.6(a)

atau linier seperti yang terlihat pada Gambar 1.6.(b)

Hubungan berbanding terbalik ini dapat digambarkanpada grafik dengan kurva yang berbentuk hiperbola pada satukuadran (untuk X dan Y positif) seperti pada Gambar 1.6(a)atau linier seperti yang terlihat pada Gambar 1.6.(b)

[Fig_08.jpg]

CONTOH 1.3

Sekelompok siswa sedang melakukan pengukuran untukmengetahui hubungan beda potensial ujung-ujung hambatandengan kuat arus yang mengalir. Mereka membuat rangkaianseperti pada Gambar 1.7 dan mengukur beda potensial V denganvolt meter dan kuat arus I dengan amperemeter. Data yang

[TAbel_o3]

[Fig_09.jpg]

Penyelesaian

Untuk mengetahui hubungan V dengan I dapat digunakan

grafik V-I. Dari tabel 1.3 dapat digambarkan

grafik seperti Gambar 1.8. Kurva yang terjadi cenderung

linier naik berarti V berbanding lurus dengan I.

Secara matematis dituliskan:

V ~ I

[Fig_10.jpg]

Untuk lebih memahami contoh ini dapat kalian

coba soal berikut.

Dalam suatu ruang tertutup terdapat gas yang diatur

suhunya tetap. Volume tersebut diubah-ubah seiring

dengan perubahan tekanan sehingga suhu tetap. Pada

pengukuran volume dan tekanan gas diperoleh data

seperti pada tabel 1.4. Tentukan hubungan tekanan

dan volume gas tersebut!

[Tabel_04.jpg]

Mengubah Emas Menjadi Ungu

Posted: 14 May 2011 04:50 AM PDT

Pernahkah terbayang dalam benak Anda bahwa emas –yang biasa digunakan wanita sebagai perhiasan– memiliki warna ungu? Tentu aneh jika hal seperti itu benar-benar terjadi. Namun hal itu bukanlah sulap atau sihir, tetapi memang sebuah kenyataan yang benar-benar terjadi dalam sebuah eksperimen kimia. Tujuannya adalah untuk membuktikan bahwa perubahan warna suatu materi dapat mengindikasikan terjadinya transfer energi.

Professor Richard Watt dari Brigham Youth University (BYU) bersama mahasiswa-mahasiswa kimianya membuktikan bahwa nanopartikel emas dapat berubah warna menjadi ungu ketika terpapar cahaya matahari yang mengandung gelombang ultraviolet. Tim riset ini menduga bahwa protein yang diinseminasikan ke nanopartikel emas tersebut berpotensi bereaksi dengan cahaya matahari untuk menuai energi – serupa dengan yang terjadi pada klorofil pada proses fotosintesis tumbuhan.

Mereka memulai studinya dengan mencampurkan asam sitrat yang berasal dari jeruk dengan protein. Kemudian mereka melarutkan bubuk nanopartikel emas ke dalam larutan tersebut. Setelah itu mereka meletakkan botol berisi campuran yang berwarna kuning tersebut di bawah sinar matahari langsung dan berharap bahwa larutan yang mengandung emas tersebut berubah warna.

Alasan perubahan warna tersebut adalah: jika larutan tersebut berubah warna menjadi ungu, hal itu menandakan bahwa atom emas (Au) menerima elektron dan menggunakan energi yang diperolehnya untuk membentuk ikatan antar-atom emas dan membentuk nanopartikel berwarna ungu. Dan hal itu juga berarti protein menggunakan cahaya matahari untuk mengaktifkan asam sitrat dan akhirnya memicu terjadinya transfer energi. Ketika cahaya matahari langsung mengenai larutan tersebut selama 20 menit, sebuah lampu merkuri-tungsten yang berenergi tinggi yang terhubung dengan larutan tersebut memiliki performa yang lebih baik.

"Kami mengatur sistemnya, memaparkannya ke cahaya matahari, dan larutannya berubah menjadi ungu," terang Professor Watt. "Kami tahu kami telah membuktikan konsep tersebut." Kegemilangan hasil riset ini bukanlah pada perubahan warna emas menjadi ungu, tetapi lebih kepada penggunaan energi dari matahari sebagai energi hijau yang potensial dan tetap menjaga kebersihan lingkungan.

Para peneliti dari BYU ini telah mempublikasikan hasil eksperimen mereka pada Journal of Nanoparticle Research. Langkah terakhir dari riset ini akan melibatkan interaksi antara protein dengan suatu elektroda yang sesuai untuk mengalirkan energi ke dalam sebuah baterei atau sel bahan bakar. Kimiawan BYU akan bekerjasama dengan Jae-Woo Kim dari National Institute of Aerospace untuk mewujudkan langkah terakhir ini.

Apakah Anda tertarik untuk menggunakan perhiasan emas yang berwarna ungu jika kelak diproduksi?