DNA

DNA, asam deoksiribonukleat, atau deoxyribonucleic acid dalam bahasa Inggris, adalah

sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap

organisme. Atau pengertian sederhananya: DNA adalah ‘perpustakaan’ yang menyimpan

segala informasi makhluk hidup. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetic, artinya

DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ia mengandung perintah-perintah

yang memberitahu sel bagaimana harus bertindak. Ia juga menentukan bagaimana sifat

organisme diturunkan dari suatu generasi ke generasi berikutnya.

Pengertian DNA

Apa itu DNA? Kami telah merangkum beberapa pengertian DNA dari berbagai sumber:

DNA adalah resep, skema, sistematika, manual, peta, cetak biru, rancangan, dan

informasi biologis yang unik dari makhluk hidup. Persis seperti setiap bangunan

gedung yang ada cetak birunya masing-masing (sumber:

imperiumindonesia.blogspot.com).

DNA singkatan dari deoxyribonucleic acid, yaitu suatu molekul yang terdapat

dalam sel semua makhluk hidup. Setiap makhluk hidup mulai dari bakteri sampai

manusia memiliki DNA (sumber: untukku.com).

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris:

deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama

penyusun berat kering setiap organisme (sumber: id.wikipedia.org).

DNA, kepanjangan dari Deoxyribo Nucleic Acid, merupakan asam nukleat yang

menyimpan semua informasi tentang genetika. DNA inilah yang menentukan jenis

rambut, warna kulit dan sifat-sifat khusus dari manusia (sumber:

kesehatan707.blogspot.com).

Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang mengandung instruksi

genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua organisme

hidup dan beberapa virus (sumber: news-medical.net).

Jadi, kesimpulannya: DNA adalah suatu asam nukleat yang menyimpan segala

informasi biologis yang unik dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus.

DNA dapat 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 bagian vertikal dari tangga tersebut.

Molekul-molekul DNA di tubuh kita tersusun dalam paket-paket yang disebut kromosom.

Setiap manusia memiliki 23 pasang kromosom. Satu dari 23 pasang kromosom itu, yang

disebut kromosom seks, berbeda pada pria dan wanita. Wanita memiliki dua kromosom

X, laki-laki memiliki kromosom X dan Y. Setiap organisme memiliki jumlah kromosom

yang berbeda. Misalnya, simpanze memiliki 24 pasang, pisang 11 pasang, dan lalat hanya

4 pasang.

Selanjutnya, kromosom tersusun dalam segmen-segmen pendek DNA yang disebut gen.

Bila DNA adalah buku resep, maka setiap gen adalah resepnya. Resep ini memberitahu

sel-sel bagaimana menjalankan fungsi dan mengekspresikan sifat tertentu. Manusia

memiliki sekitar 25.000 gen. Gen inilah yang menentukan warna rambut, jenis rambut,

warna kulit, warna mata, dll. Misalnya, seseorang memiliki rambut hitam keriting karena

gen-gen yang diwarisi dari orangtuanya menginstruksikan sel-sel folikel rambut untuk

membentuk rambut hitam dan keriting.

Struktur DNA

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu:

gugus fosfat

gula deoksiribosa

basa nitrogen, yang terdiri dari:

Adenina (A)

Guanina (G)

Sitosina (C)

Timina (T)

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan

nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å.

Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang

terangkai seperti rantai.

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula

pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula

terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada

cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya.

DNA terdiri atas dua untai benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk

struktur heliks ganda. Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian

nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas:

1 Gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen)

2 Gugusan asam fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula)

3 Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula

Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk “tulang punggung” yang sangat

panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu

tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen.

Sedangkan fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida

berikutnya untuk membentuk polinukleotida.

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G),

serta basa pirimidin yaitu sitosin atau cytosine (C) dan timin (T). Ikatan antara gula

pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

4 Ikatan A-gula disebut adenina atau adenosin deoksiribonukleosida

(deoksiadenosin)

5 Ikatan G-gula disebut guanina atau guanosin deoksiribonukleosida

(deoksiguanosin)

6 Ikatan C-gula disebut sitosina atau sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)

7 Ikatan T-gula disebut timina atau timidin deoksiribonukleosida

(deoksiribotimidin)

Ikatan asam-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut

nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida,

timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida.

Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA

terbentuk dari dua utas poinukleotida yang saling berpilin.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa

nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan

dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen

(A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen

(C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.

Penggunaan DNA Dalam Teknologi

Banyak sekali manfaat DNA. Terutama dalam hal masalah pengidentifikasi makhluk

hidup. Seiring perkembangan teknologi, maka penggunaan DNA juga semakin

berkembang dan bermanfaat bagi kehidupan.

DNA Dalam Forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, liur

atau rambut (intinya seluruh bagian tubuh) yang tersisa di tempat kejadian kejahatan

untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut

fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA

panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan

minisatelit.

Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan

sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah

membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan

hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan

antar orang tak dikenal).

Jadi, walaupun tubuh korban sudah hancur dan tidak bisa diidentifikasi lagi seperti

korban peledakan bom Bali dan kecelakaan pesawat. Kita masih bisa mengenalinya

dengan mengambil sampel DNA dari salah satu bagian tubuh korban. Kita juga bisa

mengetahui siapa keluarga korban, siapa yang membunuh atau siapa yang pertama kali

menganiaya korban bila tersangka lebih dari 1 orang.

Metode ini adalah salah satu teknik paling tepercaya untuk mengidentifikasi seorang

pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat

diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang. Maka

dari itu, TKP harus steril dan dipasangi garis polisi.

DNA Dalam Komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan

sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di

dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana

algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah

urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana

untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-

algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah

kecil dari karakter yang berbeda.

Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus

untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset

DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang

unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan,

mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.

Tes DNA

Tes DNA adalah analisis terhadap pola DNA (profil genetik) seseorang. Untuk keperluan

tes DNA, sampel sel diambil dari jaringan tubuh (biasanya kulit). DNA kemudian

dimurnikan dari sel-sel tersebut dan pola variasinya dibaca dengan mesin sekuensing

DNA seperti pembacaan barcode. Hasil pembacaan barcode DNA ini kemudian

dianalisis.

DNA dari tubuh seseorang akan 100% sama, dari mana pun Anda mengambil sampelnya.

Setiap orang memiliki pola DNA yang unik, seperti halnya sidik jari. Karena setengah

dari pola DNA diwariskan dari ibu dan setengah diwariskan dari ayah, setengah dari

garis-garis dalam barcode DNA anak akan berderet seperti pada DNA ayah, setengah

lainnya seperti pada DNA ibu. Bila tidak ada hubungan orangtua-anak, tidak akan

terdapat 50% kesamaan tersebut. DNA di antara saudara sekandung juga memiliki

beberapa kesamaan, namun tidak seperti pada orangtua-anak.

Dalam tes DNA post-mortem seperti pada korban kecelakaan pesawat terbang, hasil tes

digunakan untuk mengidentifikasi pemilik tubuh korban dan menyatukan bagian-bagian

tubuhnya yang terpisah.

Sejarah DNA

Pada tahun 1865, Gregor Mendel menduga bahwa suatu bagian dari sel

bertanggungjawab atas sifat yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya

DNA pertama kali berhasil dimurnikan/diisolasi pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss

Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan

lokasinya di dalam inti sel.

Pada tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat. Dengan penelitian lebih

lanjut, diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga

merupakan polinukleotida.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik.

Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal

men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh.

Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan

menggunakan pencari jejak radioaktif.

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "bagaimanakah struktur DNA sehingga

ia mampu bertugas sebagai materi genetik". Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan

koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh Maurice

Wilkins dan Rosalind Franklin.

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer

yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan

guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat

nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk

heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah

0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap

putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui

bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas

penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi

hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl

yang dilakukan tahun 1958.

Sumber:

Asam deoksiribonukleat(id.wikipedia.org)

Apa itu DNA?(kesehatan707.blogspot.com)

Apa itu DNA? (news-medical.net)

APA ITU DNA?(imperiumindonesia.blogspot.com)

Apa itu DNA..?(untukku.com)

Struktur DNA(desybio.wordpress.com)

Apakah Tes DNA?(majalahkesehatan.com)

Semoga Bermanfaat, Tetap Semangat! | Materi Pelajaran

Asam deoksiribonukleat

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Langsung ke: navigasi, cari

Struktur molekul DNA. Atom karbon berwarna hitam, oksigen merah, nitrogen biru,

fosfor hijau, dan hidrogen putih.

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic

acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat

kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya,

DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap

organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus

tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

Daftar isi

1 Karakteristik kimia

2 Fungsi biologis

o 2.1 Replikasi

3 Penggunaan DNA dalam teknologi

o 3.1 DNA dalam forensik

o 3.2 DNA dalam

komputasi

4 Sejarah

5 Referensi

Karakteristik kimia

Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenina dengan timina

dan guanina dengan sitosina) yang membentuk DNA beruntai ganda.

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,

gugus fosfat

gula deoksiribosa

basa nitrogen, yang terdiri dari:[1]

o Adenina (A)

o Guanina (G)

o Sitosina (C)

o Timina (T)

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan

nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å[2].

Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang

terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta

nukleotida[3].

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula

pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula

terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada

cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama

DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur

heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi

nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri

dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan

untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh

ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa

yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine),

guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan

guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya

merupakan molekul RNA.[4]

Fungsi biologis

Replikasi

Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA

yang digandakan.

Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika

sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai

dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama.

Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai

dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain,

dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan

mudah dibentuk.

Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini

terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing

DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan

rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan

rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut

bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai pasangannya.

Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting

dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan

rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan

pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses

pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik

tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA.

Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase

masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal

tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran

DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA

ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser.

Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.

Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai

DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan

monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya

kesalahan sintesis amatlah kecil.

Penggunaan DNA dalam teknologi

DNA dalam forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, liur

atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi

kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau

pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian

DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan.

Pemrofilan DNA dikembangkan pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari

Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada

1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris.

Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan

sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah

membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan

hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan

antar orang tak dikenal). Metode ini adalah salah satu teknik paling tepercaya untuk

mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila

tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA

dari banyak orang.

DNA dalam komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan

sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di

dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana

algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah

urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana

untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-

algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah

kecil dari karakter yang berbeda.

Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus

untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset

DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang

unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan,

mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.

Sejarah

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich

Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di

dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru

dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel.

DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa

sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik.

Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal

men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh.

Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan

menggunakan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "bagaimanakah struktur DNA

sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik". Persoalan ini dijawab oleh Francis

Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar X pada DNA oleh

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin.

Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer

yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan

guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat

nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.[5]

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk

heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah

0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap

putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui

bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas

penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi

hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl

yang dilakukan tahun 1958.

Referensi

asam nukleat

ASAM NUKLEAT

Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yang berperanan dalam

penyimpanan serta pemindahan informasi genetik (polinukleotida)

Asam nukleat terdapat dalam 2 bentuk, yaitu asam deoksiribosa (DNA) dan asam

ribosa (RNA).

Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun dari subunit-

subunit yg disebut nukleotida

Pd sel eukariot, DNA terdapat di dlm nukleus, sedangkan pada sel prokariot,

terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbg molekul hereditas atau

pewarisan sifat.

Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm

sitoplasma (ribosom)

Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik

heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat

bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.

Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya

mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula

2’-deoksiribosa

Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, dapat dikelompokkan menjadi dua

golongan, yaitu purin dan pirimidin.

Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin

hanya mempunyai satu cincin (monosiklik).

Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G).

Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA.

Kalau pada DNA basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA

tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U).

Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor

5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.

Di antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-

lah yang memungkinkan terjadinya variasi.

Pada kenyataannya memang urutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam

nukleat merupakan penentu bagi spesifisitasnya.

Dengan perkataan lain, penggambaran suatu molekul asam nukleat hanya dengan

menuliskan urutan basanya saja.

Pada asam nukleat terbentuk ikatan glikosidik (glikosilik) dan fosfodiester

Ikatan glikosidik terjadi karena adanya ikatan antara posisi 1’ pada gula dengan

posisi 9 (N-9) pada basa purin atau posisi 1 (N-1)

Suatu basa yang terikat pada satu gugus gula disebut nukleosida. Sedangkan,

nukleotida sendiri adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat

Jadi, apabila gulanya adalah ribosa, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin

(rA), guanosin (rG), sitidin (rC), dan uridin (rU). Nukleotidanya akan ada empat

macam, yaitu adenosin monofosfat (AMP=asam adenilat), guanosin monofosfat

(GMP= as guarilat), sitidin monofosfat (CMP=as sitidilat), dan uridin monofosfat

(UMP= as uridilat)

Jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, nukleosidanya

terdiri atas deoksiadenosin (dA), deoksiguanosin (dG), deoksisitidin (dC), dan

deoksitimidin (dT).

Sedangkan, nukleotidanya masing-masing adalah deoksiadenosin monofosfat

(dAMP=as deoksiadenilat); deoksiguanosin monofosfat (dGMP=as deoksiguanilat);

deoksisitidin monofosfat (dCMP=as deoksisitidilat) dan timidin monofosfat (TMP=as

timidilat)

Pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang

menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus

hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan

ikatan fosfodiesterkarena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester

Basa purin dan pirimidin tidak berikatan secara kovalen satu sama lain

Oleh karena itu, suatu polinukleotida tersusun atas kerangka gula-fosfat yang

berselang-seling dan mempunyai ujung 5’-P dan 3’-OH.

Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai polinukleotida linier mempunyai

arah tertentu.

Telah dijelaskan bahwa penggambaran asam nukleat cukup dengan menuliskan

urutan basa (sekuens)-nya saja

Penulisan sekuens asam nukleat ada kebiasaan untuk menempatkan ujung 5’ di

sebelah kiri atau ujung 3’ di sebelah kanan.

Sebagai contoh, suatu sekuens DNA dapat dituliskan 5’-ATGACCTGAAAC-3’

atau suatu sekuens RNA dituliskan 5’-GGUCUGAAUG-3’.

Sekuens tersebut juga menggambarkan arah pembacaannya

Dua asam nukleat yang memiliki sekuens sama tidak berarti keduanya sama jika

pembacaan sekuens tersebut dilakukan dari arah yang berlawanan (yang satu 5’→ 3’,

sedangkan yang lain 3’→ 5’).

Selain ikatan glikosidik dan fosfodiester, basa di dalam nukleotida membentuk

ikatan hidrogen.

Adenin akan membentuk 2 ikatan hidrogen dengan timin pada untai komplementer

DNA double helix.

Guanin membentuk 3 ikatan hidrogen dengan sitosin

Adanya ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat

satu sama lain dan saling komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada salah

satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang lainnya dapat ditentukan.

DNA terdapat dlm bentuk heliks ganda (double helix) yg seragam dengan rantai-

rantai komplementer yg berpilin satu sama lain membentuk tangga spiral ke arah

kanan, sedangkan molekul-molekul RNA disintesis dari cetakan DNA sebagai untai

tunggal.

Namun, untai tunggal RNA juga dpt melipat ke rantainya sendiri dan membentuk

pasangan basa komplementer yg menghasilkan struktur sekunder yg unik

Ke dua untai komplementer dari heliks ganda DNA bekerja dengan arah yg

berlawanan atau antiparalel.

Jika salah satu rantai dibaca dari ujung fosfat 5’-nya, maka rantai lainnya akan

dibaca dari ujung hidroksilnya 3’-nya.

3‛ membawa gugus –OH bebas pada posisi 3‛ dari cincin gula, dan ujung

5‛membawa gugus fosfat bebas pada posisi 5‛ dari cincin gula

Heliks ganda DNA akan membawa satu putaran setiap 10 pasangan basa (sekitar

3,4 nm)

Basa yg berpasangan terletak di tengah molekul, membentuk rongga hidrofobik

sehingga lebar heliks menjadi sekitar 2 nm

Bentuk DNA tersebut dikatakan berada dalam bentuk B atau bentuk yang sesuai

dengan model asli Watson-Crick.

Bentuk yang lain, misalnya bentuk A, akan dijumpai jika DNA berada dalam

medium dengan kadar garam tinggi. Pada bentuk A terdapat 11 pasangan basa dalam

setiap putaran spiral.

Selain itu, ada pula bentuk Z, yaitu bentuk molekul DNA yang mempunyai arah

pilinan spiral ke kiri.

Bermacam-macam bentuk DNA ini sifatnya fleksibel, artinya dapat berubah dari

yang satu ke yang lain bergantung kepada kondisi lingkungannya.

DNA dobel heliks dapat dikopi secara persis karena masing-masing untai

mengandung sekuen nukleotida yang persis berkomplemen dengan sekuen untai

pasangannya. Masing-masing untai dapat berperan sebagai cetakan untuk sintesis dari

untai komplemen baru yang identik dengan pasangan awalnya.

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa untai tunggal RNA juga dpt melipat ke

rantainya sendiri dan membentuk pasangan basa komplementer yg menghasilkan

struktur sekunder yg unik (ikatan hidrogen dlm molekulnya sendiri =intramolekuler).

Adanya modifikasi struktur RNA menyebabkan adanya perbedaan fungsi

Berdasarkan fungsinya, dikenal 3 jenis RNA yi RNA transfer (tRNA); RNA duta

atau messenger (mRNA) dan RNA ribosom (rRNA)

Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan

rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder

t RNA mempunyai ukuran paling kecil (panjang 75-80 nukleotida) dan berperan

membawa asam amino ke ribosom untuk di-polimerisasi membentuk rantai

polipeptida

RNA ribosom merupakan komponen struktural dari ribosom

RNA duta membawa sekuens ribonukleotida hasil transkripsi kode genetik pada

salah satu untai DNA sehingga panjang dan komposisi mRNA sangat bervariasi

Sifat-sifat fisika-kimia asam nukleat meliputi stabilitas asam nukleat, pengaruh

asam, pengaruh alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.

Stabilitas asam nukleat ditentukan oleh interaksi penempatan (stacking

interactions) antara pasangan-pasangan basa. Artinya, permukaan basa yang bersifat

hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan

basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.

Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari

100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-

komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan

glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat

dikatakan bersifat apurinik

Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status

tautomerik basa.

Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari

bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton.

Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan

hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi.

Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun, RNA jauh

lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karena adanya gugus

OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.

Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada

pH netral.

Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2).

Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan

hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan

rantai ganda mengalami denaturasi.

Molekul DNA sangat rentan terhadap fragmentasi fisik karena relatif kaku

sehingga larutan DNA mempunyai viskositas yang tinggi

Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung

(bouyant density)-nya.

Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat molekul tinggi,

misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang sama dengan

larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3.

Jika larutan ini disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam

CsCl yang pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien

kerapatan. Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien yang

sesuai dengan kerapatannya.

Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam tingkat kerapatan

(equilibrium density gradient centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik.

Dengan teknik sentrifugasi tersebut DNA, RNA, dan protein akan terpisah.

Pelet RNA akan berada di dasar tabung dan protein akan mengapung sehingga

DNA dapat dimurnikan, baik dari RNA maupun protein.

Selain itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluan analisis DNA karena

kerapatan apung DNA (ρ) merupakan fungsi linier bagi kandungan GC-nya.

Dalam hal ini, ρ = 1,66 + 0,098% (G + C).

Selain sifat fisik-kimia di atas, sifat spektroskopik-termal asam nukleat meliputi

kemampuan absorpsi sinar UV, hipokromisitas, penghitungan konsentrasi asam

nukleat, penentuan kemurnian DNA, serta denaturasi termal dan renaturasi asam

nukleat.

Asam nukleat dapat mengabsorpsi sinar UV karena adanya basa nitrogen yang

bersifat aromatik

Panjang gelombang untuk absorpsi maksimum baik oleh DNA maupun RNA

adalah 260 nm atau dikatakan λmaks = 260 nm.

Meskipun λmaks untuk DNA dan RNA konstan, namun ada perbedaan nilai

absorbansi (hipokromisitas).

Molekul dsDNA dikatakan relatif hipokromik (kurang berwarna) bila

dibandingkan dengan ssDNA. Sebaliknya, ssDNA dikatakan hiperkromik terhadap

dsDNA.

Konsentrasi DNA dihitung atas dasar nilai A260-nya

Molekul dsDNA dengan konsentrasi 1 mg/ml mempunyai A260sebesar 20,

sedangkan konsentrasi yang sama untuk molekul ssDNA atau RNA mempunyai A260

lebih kurang sebesar 25.

Nilai A260 untuk ssDNA dan RNA hanya merupakan perkiraan karena kandungan

basa purin dan pirimidin pada kedua molekul tersebut tidak selalu sama, dan nilai A260

purin tidak sama dengan nilai A260 pirimidin. Pada dsDNA, yang selalu mempunyai

kandungan purin dan pirimidin sama, nilai A260-nya sudah pasti.

Tingkat kemurnian asam nukleat dapat diestimasi melalui penentuan nisbah

A260terhadap A280

Molekul dsDNA murni mempunyai nisbah A260 /A280 sebesar 1,8.

Sementara itu, RNA murni mempunyai nisbah A260 /A280 sekitar 2,0.

Nisbah protein (λmaks = 280 nm) , kurang dari 1,0.

Oleh karena itu, suatu sampel DNA yang memperlihatkan nilai A260 /A280 lebih dari

1,8 dikatakan terkontaminasi oleh RNA.

Sebaliknya, suatu sampel DNA yang memperlihatkan nilai A260 /A280 kurang dari

1,8 dikatakan terkontaminasi oleh protein

Selain bahan-bahan kimia, panas juga dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat

Denaturasi termal pada DNA dan RNA ternyata sangat berbeda

Pada RNA denaturasi berlangsung perlahan dan bersifat acak karena bagian rantai

ganda yang pendek akan terdenaturasi lebih dahulu daripada bagian rantai ganda yang

panjang.

Pada DNA, denaturasi terjadi sangat cepat dan bersifat koperatif karena denaturasi

pada kedua ujung molekul dan pada daerah kaya AT akan mendestabilisasi daerah-

daerah di sekitarnya.

Suhu ketika molekul asam nukleat mulai mengalami denaturasi dinamakan titik

leleh atau melting temperature (Tm).

Nilai Tm merupakan fungsi kandungan GC sampel DNA, dan berkisar dari 80 ºC

hingga 100ºC untuk molekul-molekul DNA yang panjang

DNA yang mengalami denaturasi termal dapat dipulihkan (direnaturasi) dengan

cara didinginkan

Renaturasi yang terjadi antara daerah komplementer dari dua rantai asam nukleat

yang berbeda dinamakan hibridisasi.

Banyak molekul dsDNA berada dalam bentuk sirkuler tertutup atau closed-

circular (CC), misalnya DNA plasmid dan kromosom bakteri serta DNA berbagai

virus.

Artinya, kedua rantai membentuk lingkaran dan satu sama lain dihubungkan

sesuai dengan banyaknya putaran heliks (Lk) di dalam molekul DNA tersebut.

Banyaknya putaran heliks yang terbentuk akan mengunci sistim pilinan tersebut.

Deformasi inilah yang disebut sebagai superkoiling.

Geometri suatu molekul yang mengalami superkoiling dapat berubah akibat

beberapa faktor yang mempengaruhi pilinan internalnya

Sebagai contoh, peningkatan suhu dapat menurunkan jumlah pilinan, atau

sebaliknya, peningkatan kekuatan ionik dapat menambah jumlah pilinan

Contoh : keberadaan interkalator seperti etidium bromid (EtBr) yang menyisip di

antara pasangan-pasangan basa