 |
| DNA (Gambar: Sciencemag.org) |
Pengertian DNA
DNA ialah suatu asam nukleat yang menyimpan segala info biologis yang unik dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus. DNA merupakan abreviasi dari deoxyribonucleic acid atau dalam Bahasa Indonesia disebut asam deoksiribonukleat. DNA berasal dari tiga kata utama yaitu deoxyribo, dan nucleid acid (asam nukleat). Arti kata deoxyribo (Wikipedia) ialah gula yang kehilangan atom oksigennya, sementara arti kata asam nukleat (Wikipedia) ialah molekul yang mengandung info genetik.
Struktur kimia dna berupa makromolekul kompleks yang terdiri atas 3 macam molekul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), asam fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen DNA terdiri dari golongan purin, yaitu adenine dan guanine, serta golongan pirimidin yaitu timin dan sitosin.
Peran utama dari molekul DNA ialah penyimpanan jangka panjang informasi. DNA sering dibandingkan dengan satu set cetak biru atau resep, atau kode, alasannya berisi kode yang dibutuhkan untuk membangun komponen lain dari sel, ibarat protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang membawa info genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain yang mempunyai tujuan struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan info genetik.
DNA sanggup mereplikasi yaitu membentuk salinan dirinya sendiri. Setiap untaian DNA berisi sekuens basis tertentu. Setiap basis juga dihubungkan oleh molekul gula dan fosfat. Bila basis membentuk anak tangga (horizontal), maka molekul gula dan fosfat membentuk bab vertikal dari tangga tersebut.
Penemu Struktur DNA
Yang menemukan struktur DNA untuk pertama kali ialah James Watson, Francis Crick dan Maurice Wilkins. James Watson ialah warga negara Amerika kelahiran tahun 1928 yang pada usia 18 tahun telah mendapatkan gelar Ph.D pada bidang Zoologi dari Indiana University. Sementara Francis Crick ialah seorang warga Inggris kelahiran tahun 1916 yang sangat tertarik pada fisika, kimia dan matematika. James Watson dan Francis Crick mulai kerja bersama untuk memilih struktur DNA pada tahun 1949 di Cavendish Laboratory di Cambridge. Dan, Maurice Wilkins ialah seorang ilmuwan asal Selandia Baru yang mendapatkan gelar Ph.D nya pada bidang Fisika. Pada tahun 1950-1952, Wilkins berhubungan dengan Raymond Gosling dan Rosalind Franklin dalam suatu percobaan memilih struktur DNA memakai sinar-X. Berbekal hasil dari kolaborasinya bersama Franklin itulah Wilkins kemudian memulai kerjasamanya bersama Watson dan Crick dalam memilih struktur DNA yang kini dikenal dengan nama Double-Helix atau Heliks Ganda. Ketiganya dianugerahi hadiah Nobel pada tahun 1962 pada bidang Medicine atas hasil karya mereka (struktur Heliks Ganda DNA) pada tahun 1953 itu.
Sifat DNA
Sifat-sifat DNA antara lain:1. Merupakan material kromosom sebagai pembawa info genetik, melalui kegiatan pembelahan sel.
2. Jumlah DNA konstan dalam setiap jenis sel dan spesies. Konstan dalam artian tetap dan tidak berubah jumlahnya. Contohnya Jumlah DNA pada kucing berbeda dengan jumlah DNA pada Anjing. Begitupun dengan jumlah DNA pada insan dan primate berbeda jumlahnya.
3. Kandungan DNA dalam sel bergantung pada sifat ploidi (genom) sel atau jumlah kromosom di dalam sel.
4. Tebalnya 20 Å (Amstrong) dan panjangnya beribu-ribu Å (1 Å = 10^-10 meter).
5. Dapat melaksanakan replikasi, yaitu membentuk turunan atau meniru diri. DNA hasil replikasi ( DNA anak) mempunyai urutan basa yang identik dengan yang dimiliki oleh heliks ganda parental ( DNA induk).
6. Pada sel organisme prokariotik (bakteri), DNA berantai tunggal. Pada sel eukariotik, DNA berupa heliks (rantai) ganda.
7. Pada suhu mendekati titik didih atau pada pH yang ekstrim (kurang dari 3 atau lebih dari 10), DNA mengalami denaturasi (membuka). Jika lingkungan dikembalikan ibarat semula, DNA sanggup kembali membentuk heliks ganda, disebut renaturasi.
Fungsi DNA
1. Fungsi DNA sebagai materi warisan selDNA atau Asam deoksiribonukleat merupakan materi yang sanggup diwariskan pada semua sel. DNA seara sempurna bereplikasi (memperbanyak diri) selama setiap generasi sel.
Pada ketika sel melaksanakan pembelahan, salinan yang identik dengan DNA parental dibagikan ke setiap sel anak. Sehingga, DNA menyediakan kode untuk semua generasi masa depan sel tunggal dan keseluruhan organisme multiseluler.
2. Fungsi DNA dalam mengendalikan kegiatan sel
DNA dalam mengendalikan kegiatan sel dilakukan dengan memilih sintesis enzim dan protein lainnya.
Seperti yang diketahui, protein ialah kelas molekul dengan keanekaragamn fungsi selular esensial paling besar; protein berfungsi sebagai katalisator dan mengatur reaksi metabolik, menyediakan materi mentah untuk struktur sel, memungkinkan pergerakan, berinteraksi dengan lingkungan dan sel lain, dan mengendalikan pertumbuhan serta pembelahan sel.
3. Fungsi DNA sebagai kumpulan unit informasi
Gen yang merupakan fragmen fragmen fungsional pada DNA berfungsi dalam memilih rangkaian asam amino suatu protein. Banyak gen baik itu ribuan sampai jutaan gen yang berlainan dibutuhkan untuk membuat seluruh protein yang penting dalam sebuah sel.
Struktur DNA
Secara umum, ciri-ciri struktur DNA ialah heliks ganda (double helix); tersusun atas basa nitrogen Adenin, Guanin, Timin dan Sitosin; dan merupakan polimer dari monomer nukleotida (fosfat-gula deoksiribosa-basa nitrogen).Struktur DNA ialah heliks ganda yang tersusun atas dua utas polinukleotida yang saling terhubung oleh ikatan hidrogen yang lemah. Ikatan hidrogen tersebut terbentuk antara dua basa nitrogen, purin dan pirimidin, yang saling berpasangan. Adenin (basa purin) berpasangan dengan Timin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap dua, sementara Guanin (basa purin) berpasangan dengan Sitosin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap tiga. Nah, berikut ini struktur molekul dari Adenin dan Guanin, serta Timin dan Sitosin.
Basa nitrogen tersebut terhubung ke suatu gula deoksiribosa pada rantai punggung DNA. Gula deoksiribosa merupakan modifikasi dari gula ribosa, yiatu gula dengan 5 atom karbon, dimana pada atom karbon nomor 2 kehilangan atom oksigennya. Oleh alasannya itu, gula tersebut dinamakan de-oksi yang berarti kehilangan oksigen. Berikut ini struktur gula deoksiribosa yang terdapat pada struktur molekul DNA:
Pada rantai pungung DNA (DNA backbone), gula deoksiribosa kemudian terhubung dengan suatu gugus fosfat, tepatnya pada atom karbon nomor 5 dari gula deoksiribosa, ibarat pada gambar di bawah ini:
Ketiga komponen tersebut, yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus fosfat membentuk suatu molekul yang kemudian disebut dengan Nukleotida. Selain nukleotida, kita juga mengenal adanya istilah nukleosida, nah letak perbedaan nukleosida dan nukleotida ialah pada ada atau tidaknya gugus fosfatnya. Jika gugus fosfat dihilangkan, maka disebut dengan nukleosida. Jadi, nukleotida ialah gabunganantara nukleosida ditambah gugus fosfat. Gabungan dari banyak sekali nukleotida akan membentuk suatu polimer yang disebut dengan polinukleotida. Berikut ini struktur Nukleotida dan Polinukleotida pada struktur DNA:
Polimer tersebut terbentuk tanggapan ikatan yang terjadi antara gugus fosfat pada satu nukleotida dengan gula deoksiribosa pada nukleotida terdekatnya. Ikatan tersebut tepatnya terjadi antara gugus fosfat dengan atom karbon nomor 3 pada gula deoksiribosa. Ikatan itu disebut dengan ikatan fosfodiester.
Polinukleotida yang terbentuk mempunyai arah, yang sebetulnya dikenal dengan polaritas, yaitu dari 5 ke 3 atau dari atas ke bawah. Angka 5 dan 3 tersebut sebetulnya merupakan angka pada penomoran atom karbon pada gula deoksiribosa.
Struktur Heliks DNA
Dua Polnukleotida yang berbeda arah kemudian saling bergabung dan terhubung dengan ikatan hidrogen (yang lemah) antara dua basa nitrogen dimana basa purin berpasangan dengan basa pirimidin untuk membentuk suatu struktur heliks ganda yang disebut struktur heliks DNA. Nah, berikut ini gambar struktur DNA yang heliks ganda atau double helix:
Replikasi DNA
Proses replikasi DNA merupakan suatu problem yang kompleks, dan melibatkan rangkaian protein dan enzim yang secara kolektif merakit nukleotida dalam urutan yang telah ditentukan. Dalam menanggapi isyarat molekul yang diterima selama pembelahan sel, molekul-molekul ini melaksanakan replikasi DNA, dan mensintesis dua untai gres memakai helai yang ada sebagai template atau ‘cetakan’. Masing-masing menghasilkan dua, molekul DNA yang identik terdiri dari satu untai gres dan salah satu DNA lama. Oleh alasannya itu proses replikasi DNA disebut sebagai semi-konservatif.Rangkaian insiden yang terjadi selama replikasi DNA prokariotik telah dijelaskan di bawah ini.
1. Inisiasi
Helikase melepaskan ikatan hidrogen antara pasangan basa, dengan cara yang tergantung energi. Titik ini atau wilayah DNA yang kini dikenal sebagai garpu replikasi (Garpu replikasi atau cabang replikasi ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi). Setelah heliks yang terbuka, protein yang disebut untai tunggal mengikat protein (SSB) mengikat kawasan terbuka dan mencegah mereka untuk melekat kembali. Proses replikasi sehingga dimulai, dan garpu replikasi dilanjutkan dalam dua arah yang berlawanan sepanjang molekul DNA.
2. Sintesis Primer
Sintesis baru, untai komplementer DNA memakai untai yang ada sebagai template yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase. Selain replikasi mereka juga memainkan tugas penting dalam perbaikan DNA dan rekombinasi.
Namun, DNA polimerase tidak sanggup memulai sintesis DNA secara independen, dan membutuhkan 3′ gugus hidroksil untuk memulai penambahan nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang disebut DNA primase yang merupakan jenis DNA dependent-RNA polimerase. Ini mensintesis bentangan pendek RNA ke untai DNA yang ada. Ini segmen pendek disebut primer, dan terdiri dari 9-12 nukleotida. Hal ini memperlihatkan DNA polimerase platform yang diharapkan untuk mulai menyalin sebuah untai DNA. Setelah primer terbentuk pada kedua untai, DNA polimerase sanggup memperpanjang primer ini menjadi untai DNA baru.
Pembukaan resleting DNA sanggup mengakibatkan supercoiling (bentukan ibarat spiral yang mengganggu) di wilayah garpu berikutnya. Ini superkoil DNA dibuka oleh enzim khusus yang disebut topoisomerase yang mengikat ke bentangan DNA depan garpu replikasi. Ini membuat memotong pada untai DNA dalam rangka untuk meringankan supercoil tersebut.
3. Sintesis leading strand
DNA polimerase sanggup menambahkan nukleotida gres hanya untuk ujung 3′ dari untai yang ada, dan kesannya sanggup mensintesis DNA dalam arah 5′ → 3′ saja. Tapi untai DNA berjalan di arah yang berlawanan, dan kesannya sintesis DNA pada satu untai sanggup terjadi terus menerus. Hal ini dikenal sebagai untaian pengawal (leading strand).
Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali 3′ OH ujung RNA primer, dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Saat garpu replikasi berlangsung, nukleotida gres ditambahkan secara terus menerus, sehingga menghasilkan untai baru.
4. Sintesis lagging Strand (untai tertinggal)
Pada untai berlawanan, DNA disintesis secara terputus dengan menghasilkan serangkaian fragmen kecil dari DNA gres dalam arah 5 ‘→ 3’. Fragmen ini disebut fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung untuk membentuk sebuah rantai terus menerus nukleotida. Untai ini dikenal sebagai lagging Strand (untai tertinggal) semenjak proses sintesis DNA pada untai ini hasil pada tingkat yang lebih rendah.
Di sini, primase menambahkan primer di beberapa tempat sepanjang untai terbuka. DNA pol III memperpanjang primer dengan menambahkan nukleotida baru, dan jatuh ketika bertemu fragmen yang terbentuk sebelumnya. Dengan demikian, perlu untuk melepaskan untai DNA, kemudian bergeser lebih lanjut kebagian atas untuk memulai ekspansi primer RNA lain. Sebuah penjepit geser memegang DNA di tempatnya ketika bergerak melalui proses replikasi.
5. Penghapusan Primer
Meskipun untai DNA gres telah disintesis primer RNA hadir pada untai gres terbentuk harus digantikan oleh DNA. Kegiatan ini dilakukan oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Ini khusus menghilangkan primer RNA melalui ‘5→ 3’ kegiatan eksonuklease nya, dan menggantikan mereka dengan deoksiribonukleotida gres dengan 5 ‘→ 3’ kegiatan polimerase DNA.
6. Ligasi
Setelah pembatalan primer simpulan untai tertinggal masih mengandung celah antara fragmen Okazaki berdekatan. Enzim ligase mengidentifikasi dan menyumbat celah tersebut dengan membuat ikatan fosfodiester antara 5 ‘fosfat dan 3’ gugus hidroksil fragmen yang berdekatan.
7. Terminasi (pemutusan)
Replikasi ini terhenti di lokasi terminasi khusus yang terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang disebut tus yang mengikat ke situs tersebut, sehingga secara fisik menghalangi jalur helikase. Ketika helikase bertemu protein tus itu jatuh bersama dengan untai tunggal protein pengikat terdekat.
Materi pelajaran terkait :
RNA (Pengertian, Struktur, Fungsi, Jenis, Proses Pembentukan)
Demikian Materi DNA (Pengertian, Struktur, Fungsi, Sifat, Replikasi), agar sanggup bermanfaat.
0 Komentar untuk "Dna: Pengertian, Struktur, Fungsi, Sifat, Replikasi"