BAB II
PEMBAHASAN
A. Sejarah DNA
Pada pertengahan tahun 1940-an arah penelitian tentang bahan genetis mulai beralih
dari protein ke DNA, salah satu jenis asam nukleat mahluk hidup. Tahun 1944, Oswalt
Avery, Colin Mac Leod dan Maclyn McCarty dengan menggunakan ekstrak DNA
berhasil menunjukkan bahwa DNA merupakan senyawa yang bertanggung jawab dalam
proses transformasi bakteri strain R (rough) yang kurang virulen dan kasar menjadi strain
S (smooth) yang sangat virulen dan halus.
Penelitian yang menunjukkan bahwa DNA merupakan bahan informasi genetik dan
bukan protein, dilakukan oleh Alfred Hershey dan Martha Chase ada tahun 1952.
Percobaan pembuktian DNA sebagai bahan informasi genetik dilakukan melalui
pelabelan DNA dengan 32P dan protein dengan 35S asal virus bakteriofag T2. Hasil
analisis bakteri yang terinfeksi dalam sel bakteri kemudian mengendalikan metabolisme
sel bakteri guna kepentingan bakteriofag, biosintesis DNA, dan protein bakteriofag.
Sebaliknya sedikit sekali yang mengandung 35S (protein bakteriofag induk).
Pada tahun 1953, James D. Watson, ahli Biokimia Amerika Serikat dan Francis
Crick, ahli biofisika Inggris, mampu mengidentifikasi rantai asam deoksiribonukleat di
dalam kromosom inti sel, tempat rantai DNA bernaung. Struktur yang ditemukan adalah
rantai ganda antiparalel, yang terbukti membawa ribuan gen yang menentukan sifat-sifat
mahluk hidup. Sekarang tidak terbantahkan lagi bahwa DNA merupakan materi genetik.
B. Pengertian DNA
Secara bahasa, deoxyribonucleic acid (DNA) tersusun dari kata “deoxyribosa”
yang berarti gula pentosa, “nucleic” yang dalam bahasa Indonesia biasa dikenal dengan
sebutan nukleat dan kata nukleat berasal dari kata nucleus yang berarti inti, sertaacid yang
berarti zat asam. Karena terdapat didalam nukleus sel, maka DNA juga disebut dengan
asam nukleat.
Secara terminologi, DNA adalah persenyawaan kimia yang membawa keterangan
genetik dari sel khususnya atau dari makhluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke
generasi berikutnya.
Dalam istilah umum, DNA disebut dengan asam deoksiribonukleat dan biasa
disingkat dengan AND. Deoxyribonucleic acid atau DNA adalah istilah asing, namun
karena dikalangan internasional dan masyarakat kita istilah ini lebih dikenal daripada
ADN, maka untuk selanjutnya penulis akan menggunakan istilah DNA.
Menurut Stephen N. Kreitzman, DNA adalah cetak biru, “kode kehidupan”, di
mana tiap sel hidup pasti mengandung kode kehidupan ini. Kode ini mengandung semua
informasi yang diperlukan untuk membuat sel yang akan menjadi sel saraf, sel otot atau
sel kulit. Selain itu kode ini mengandung informasi yang menentukan apakah sel itu akan
menjadi sel tikus, sel anjing atau sel manusia.
Sedangkan menurut Wildan Yatim, DNA adalah unit bahan genetis. Gen terdiri
dari DNA/ asam deoksiribonukleat yang diselaputi dan diikat oleh protein. Dan gen
sendiri adalah unit terkecil bahan sifat keturunan. Gen-lah yang mengandung informasi
yang diteruskan dari generasi ke generasi dan yang menentukan sifat-sifat suatu
organisme.
Pendapat yang sama juga diungkapkan oleh H.M. Nurcholis Bakry, bahwa
didalam DNA-lah terkandung informasi keturunan suatu makhluk hidup yang akan
mengatur program keturunan selanjutnya.
Dapat disimpulkan, pengertian DNA adalah susunan kimia makro molekuler yang
terdiri dari tiga macam molekul, yaitu; gula pentosa, asam pospat dan basa nitrogen yang
sebagian besar terdapat dalam nukleus makhluk hidup yang akan mengatur program
keturunan selanjutnya.
http://www.referensimakalah.com/2013/01/pengertian-dna-deoxyribonucleic-
acid.html
C. Struktur DNA
Bagian terbesar dari DNA terdapat di dalam kromosom. Sedikit DNA terdapat
juga di dalam organel seperti mitokondria dari tumbuhan dan hewan, dan dalam
kloroplast dari ganggang dan tumbuhan tingkat tinggi. Ada perbedaan nyata antara DNA
yang terdapat di dalam kromosom dan di dalam mitokondria maupun kloroplast. DNA di
dalam mitokondria dan kloroplast tidak ada hubungannya dengan protein histon dan
bentuk molekulnya bulat seperti yang terdapat pada bakteri dan ganggang biru. Sel tum-
buhan dan hewan mengandung kira-kira 1000 kali lebih banyak DNA daripada yang
dimiliki sel bakteri.
Asam nukleat tersusun atas nukleotida (mononukleotida), yang bila terurai terdiri
dari gula, fosfat dan basa yang mengandung nitrogen. Basa nitrogen dan gula pentosa
deoksiribosa melalui ikatan glikosida membentuk molekul nukleosida. Ikatan glikosida
tersebut terjadi antara atom C-1 gula pentosa dengan atom N-1 pirimidin atau atom N-9
purin. Karena banyaknya nukleotida yang menyusun molekul DNA, maka molekul
DNA merupakan suatu polinukleotida.
Tiga komponen dasar molekul DNA yaitu:
1. Gula. Molekul gula yang menyusun DNA adalah sebuah pentosa, yaitu deoksiribosa
2. Fosfat. Molekul fosfatnya berupa PO4.
3. Basa. Basa nitrogen yang menyusun molekul DNA dibedakan atas:
a. Kelompok pirimidin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - sitosin (S)- timin (T)
b. Kelompok purin. Kelompok ini dibedakan atas basa: - adenin (A) - guanin (G)
Gambar. Kelompok basa
Struktur fisik dan kimia DNA dikemukakan James D. Watson dan Francis Crick.
DNA mempunyai dua rantai polinukleotida anti-paralel dalam heliks ganda. Ciri-ciri
utama model DNA heliks ganda yang diusulkan Watson dan Crick adalah sebagai
berikut:
1. Molekul DNA mengandung dua rantai polinukleotida yang terikat satu dengan yang
lain dalam heliks ganda putar kanan.
2. Diameter heliks ganda tersebut adalah 2 nm.
3. Kedua rantai antiparalel (polaritas berlawanan), yaitu kedua rantai berorientasi dalam
arah berlawanan satu rantai arah 5’ ke 3’ dan rantai lain dari 3’ ke 5.
4. Kerangka gula fosfat berada pada di sisi luar heliks ganda sementara basa terorientasi
pada pusat sumbu.
5. Basa-basa rantai yang berlawanan diikat bersama melalui ikatan hydrogen. Basa A
elalu berpasangan dengan T (dua ikatan hydrogen) dan G dengan C (tiga ikatan
hydrogen).
6. Pasangan basa terpisah 0,34 nm (34 Å) dalam heliks ganda. Putaran penuh (3600)
heliks mengambil 3,4 nm (0,34 Å), sehingga ada 10 pasang basa setiap putaran.
7. Dua rantai yang mengikat pasangan basa pada cincin gulanya tidak berlawanan secara
langsung. Karena tulang punggung dua gula fosfat dari heliks ganda tidak sama
panjang dalam sumbu heliks sehingga menghasilkan lekukan antara tulang punggung.
Lekukan memiliki ukuran yang sama, sehingga disebut lekukan besar (mayor groove)
dan lekukan kecil (minor groove)
Kedua ujung rantai DNA linear dapat terikat secara kovalen satu sama lain
membentuk struktur lingkaran. Struktur tersebut dapat berbentuk acak (berlilitan) dan
sirkular terbuka. Pelilitan merupakan struktur DNA yang tertutup secara kovalen karena
rantai polinukleotidanya tetap utuh. Struktur ini tidak mempunyai ujung 5’ atau 3’ bebas.
Jika salah satu rantai polinukleotida putus, maka heliks ganda akan kembali ke bentuk
normalnya sebagai sirkular terbuka. Beberapa contoh struktur DNA berlillitan adalah
DNA virus ST-40, DNA plasmid bakteri.
Penelitian lanjutan oleh Wilkins dan kawan-kawan menemukan 3 macam
struktur DNA dan dinamakan struktur A, B, dan Z. Model struktur DNA paling stabil
adalah struktur B, seperti yang dikemukakan oleh Watson & Crick. Heliks ganda di alam
(dalam larutan) umumnya memiliki putar ke kanan (DNA-B). bila DNA memiliki basa
purin dan pirimidin berselang seling, terdapat kecenderungan bentuk B berubah menjadi
bentuk Z yang membentuk heliks zigzag. Bentuk A putar kiri, di antaranya terjadi bila
rantai DNA berubah menjadi tunggal untuk kemudian berpasangan dengan RNA.
Penelitian Chargaff (1955) melalui hidrolisis DNA membuktikan bahwa pada
berbagai macam makhluk ternyata banyaknya adenin selalu kira-kira sama dengan
banyaknya timin (A = T), demikian pula dengan sitosin dan guanin (S = G). Dengan
perkataan lain, aturan Chargaff menyatakan bahwa perbandingan A/T dan S/G selalu
mendekati satu.
http://desybio.wordpress.com/tag/1-struktur-dna/
D. Jenis dan Fungsi DNA
Jenis DNA
Jenis DNA dibedakan oleh pembentukan dan struktur heliks. Komponen dari
helix ganda yang spesifik untuk semua DNA. DNA terdiri dari tulang punggung gula-
fosfat dengan basa nitrogen internal. ikatan Hidrogen basa nitrogen memegang struktur
helix ganda dengan menggabungkan dua untai komplementer DNA. Tulang punggung
eksternal bermuatan negatif, menyediakan interaksi dengan molekul lain.
B-DNA
B-DNA adalah bentuk yang umumnya diamati pada kromosom. B-DNA adalah
heliks tangan kanan dengan 10 pasangan basa per putaran. B-DNA direplikasi
dan digunakan dalam transkripsi dan translasi RNA, yang merupakan molekul
yang digunakan untuk sintesis protein. B-DNA dapat terdenaturasi, yang berarti
ikatan hidrogen dihilangkan. Ini pada dasarnya adalah langkah pertama dalam
replikasi DNA dalam sel.
A-DNA
A-DNA juga heliks tangan kanan. Namun, ada banyak pasangan basa per
putaran. A-DNA memiliki 11 pasangan basa per putaran. Selain struktur yang
lebih kompak, A-DNA mirip dengan B-DNA. Ini adalah biologis aktif dalam sel,
dan membentuk struktur mengkristal dalam percobaan laboratorium.
Z-DNA
Z-DNA adalah jenis DNA yang merupakan heliks tangan kiri. Ia juga dikenal
secara biologis aktif dalam formasi zigzag berulang urutan pasangan basa. Z-
DNA memiliki 12 pasangan basa per putaran, sehingga membawa sebagian besar
gen antara setiap pergantian. Z-DNA berperan dalam transkripsi RNA, yang
merupakan proses sintesis protein untuk menciptakan mRNA dari untai DNA.
mRNA (message RNA) adalah molekul yang membawa gen ditranskripsi ke
ribosom dimana protein disintesis.
cDNA
cDNA (DNA komplementer atau klon) adalah jenis DNA yang digunakan untuk
menggambarkan pustaka informasi genetik. cDNA digunakan dalam pengujian
untuk obat-obatan dan penelitian penyakit. cDNA adalah untai komplementer
yang dituangkan dalam laboratorium untuk menciptakan gen. Rekayasa genetika
juga menggunakan pustaka DNA ini untuk membuat versi modifikasi dari
informasi genomik.
http://www.sridianti.com/apa-saja-berbagai-jenis-dna.html
Fungsi DNA
Fungsi utama DNA adalah sebagai pembawa sifat dari parental kepada
keturunannya. Untuk dapat diturunkan, DNA harus melalui tahap 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. 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
beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein 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.
http://mylifemyadventureandmyfuture.blogspot.com/2012/08/dna-rna-dan-sintesa-
protein.html
E. Peran dalam sintesis Protein
Di dalam sintesis protein, DNA berperan sebagai pengatur jenis protein
yang akan disintesis. Peran DNA ini disebabkan karena DNA memiliki kode
genetik. Kode genetik adalah kode-kode pada DNA yang dapat memberikan
informasi kepada bagian sel lain untuk diterjemahkan. Informasi yang dimiliki
DMA berupa kode-kode tertentu yang akan dijelaskan berikut.
Tulang punggung DNA selalu terdiri dari asam pospat dan gula
deoksiribosa (yang sama) untuk berbagai segmen pada molekul DNA. Yang
berbeda adalah dari segi basa nitrogennya. Berhubungan dengan itu,
informasi genetik tergantung dari susunan basa nitrogen yang menyusun
segmen molekul DNA tersebut. Jadi,kode genetik yag dimiliki DNA berupa
bahasa istimewa yang menggunakan empat kode basa nitrogen tersebut.
DNA merupakan polinukleotida. satu nukleotida tersusun atas satu
asam pospat, satu gula deoksiribosa, dan satu basa nitrogen, baik itu sitosin,
guanin, adenin, ataupun timin. Satu nukleotida dapat berikatan dengan
nukleotida lain sehingga membentuk polinukleotida yang panjang.
Asam amino yang ada dalam sitoplasma sel merupakan salah satu
hasil dari ekspresi DNA. Satu asam amino dikodekan oleh satu kelompok
nukleotida yang disebut kodon. Satu kelompok nukleotida terdiri dari tiga
nukleotida dengan kata lain, tiga basa nitrogen sudah dapat menjadi kode
untuk satu macam asam amino. Sistem yang menggunakan tiga basa
nitrogen untuk mengkodekan satu asam amino tersebut disebut dengan
kode triplet. Contohnya, asam amino lisin dikodekan dengan kelompok
nukleotida yang memiliki basa nitrogen Adenin-Adenin-Guanin (AAG) atau
Adenin- Adenin - Adenin (AAA).
Tiap gen (a) mengandung 3 urutan (triplet) basa nitrogen (b) yang ditulis ulang
menjadi mRNA (c). Tiap triplet atau kodon, digunakan untuk mengkode satu asam amino
F. Perbedaan DNA dan RNA
Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA memiliki perbedaan
dengan DNA, antara lain yaitu (Poedjiati, 1994):
1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah
dioksiribosa.
2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai
tunggal yang terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.
3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak
mengandung timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.
4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian
pula jumlah adenin, tidak perlu sama dengan urasil.
Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah dalam hal(Suryo, 1992):
Ukuran dan bentuk
Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA berbentuk
double helix, sedangkan RNA berbentuk pita tunggal. Meskipun demikian pada
beberapa virus tanaman, RNA merupakan pita double namun tidak terpilih sebagai
spiral.
Susunan kimia
Molekul RNA juga merupakan polimer nukleotida, perbedaannya dengan DNA
yaitu:
a. Gula yang menyusunnya bukan dioksiribosa, melainkan ribosa.
b. Basa pirimidin yang menyusunnya bukan timin seperti DNA, tetapi urasil.
Lokasi
DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA tergantung dari
macamnya, yaitu:
a. RNA d(RNA duta), terdapat dalam nukleus, RNA d dicetak oleh salah satu pita
DNA yang berlangsung didalam nukleus.
b. RNA p(RNA pemindah) atau RNA t(RNA transfer), terdapat di sitoplasma.
c. RNA r(RNA ribosom), terdapat didalam ribosom.
Fungsinya
DNA berfungsi memberikan informasi atau keterangan genetik, sedangkan
fungsi RNA tergantung dari macamnya, yaitu:
a. RNA d, menerima informasi genetik dari DNA, prosesnya dinamakan
transkripsi, berlangsung didalam inti sel.
b. RNA t, mengikat asam amino yang ada di sitoplasma.
c. RNA t, mensintesa protein dengan menggunakan bahan asam amino, proses ini
berlangsung di ribosom dan hasil akhir berupa polipeptida.
G. Manfaat DNA dan Gen dalam teknologi
Di temukannya DNA sebagai m ateri genetik telah memberi kontribusi pada berbagai
bidang keilmuan yang bermanfaat untuk masyarakat yaitu di bidang:
(1) Rekayasa genetik
Biologi modern dan biokimia menggunakan teknologi rekombinan DNA secar
intensif. Rekombinan DNA adalah sekuens DNA buatan manusia yang dibangun dari
sekuens DNA Rekombinan DNA tersebut dapat ditransform kedalam organisme dalam
bentuk plasmids menggunakan viral vektor. Organisme yang telah tertransformasi tersebut
dapat digunakan untuk memperoleh produk tertentu, misalnya protein rekombinan, yang
dapat digunakan untuk penelitian kedokteran.
(2) Forensik
DNA digunakan untuk identifikasi pada sample darah, semen, kulit, air liur dan
rambut sebagai sidik jari DNA atau lebih tepatnya profiling DNA. Pada profiling DNA
untuk membedakan identitas antar individu digunakan metode minisatelite yang mendasarkan
pada panjang dan jenis bagian DNA berulang. Teknik ini biasanya sangat diandalkan untuk
mengidentifikasi pelaku kejahatan. Profiling DNA pertama kali dikembangkan tahun 1984
oleh ahli genetik Inggris Sir Alec Jeffreys dan pertama kali digunakan dalam ilmu forensik
pada kasus pembunuhan Enderby pada tahun 1988. Profiling DNA juga dapat digunakan
untuk mengidentifikasi korban pada kasus kecelakaan massal.
(3) Bioinformatika
Bioinformatika mencakup manipulasi, pencarian dan penggalian data sekuens DNA.
Perkembangan teknik penyimpanan dan pencarian sekuens DNA telah memicu ke majuan
penerapan ilmu komputer terutama string searching algorithms, machine learning dan
database theory.
(4) DNA dan komputasi
DNA pertama kali digunakan dalam penghitungan masalah Hamiltonian path,
sebuah masalah NP-complete. Komputasi DNA bermanfaat pada kom puter elektronik dalam
penggunaan daya, ruang dan efisiensi karena kemampuannya menghitung pada sebuah cara
yang sangat paralel. Sejumlah masalah lain termasuk simulasi mesin abstrak, masalah
boolean satisfiability telah dapat dianalisis menggunakan komputasi DNA. Karena
kekompakannya, DNA juga memiliki peranan teoritis dalam cryptography.
Top Related