Asam deoksiribonukleat, lebih diketahui 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 akbar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; berarti, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlanjut umum bagi setiap organisme. Di selang perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Karakteristik kimia
Struktur untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenina dengan timina dan guanina dengan sitosina) yang membuat DNA beruntai ganda.
DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,
- gugus fosfat
- gula deoksiribosa
- basa nitrogen, yang terdiri dari:[1]
- 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[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 melintas ikatan fosfodiester selang atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula yang lain. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membuat struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai yang lain. Perihal 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 selang 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 dibuat berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.
Replikasi merupakan ronde pelipatgandaan DNA. Ronde replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA agar semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada landasannya, ronde replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan ucap lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibuat.
Benar beberapa teori yang mencoba menerangkan bagaimana ronde replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer membicarakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada kesudahan ronde 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 beraksi sebagai "cetakan" untuk menciptakan rantai pasangannya.
Ronde replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting diketahui dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu perwujudan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Ronde replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Ronde pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA.
Sehabis cukup ruang terbentuk kesudahan suatu peristiwa pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase datang dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah buka secara lokal tersebut. Ronde pembukaan rantai ganda tersebut berlanjut disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengiringi arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Perihal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Ronde replikasi DNA ini merupakan ronde yang berlilit namun teliti. Ronde sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat mempunyai kesudahan suatu peristiwa fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
Penggunaan DNA dalam teknologi
DNA dalam forensik
Ilmuwan forensik dapat memanfaatkan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah ronde yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari anggota 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 dipergunakan 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 dibawa memasuki database komputer. Perihal ini telah membantu investigator menuntaskan 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, namun tidak selalu lengkap, contohnya jika tidak benar DNA yang dapat diperoleh, atau jika tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang.
DNA dalam komputasi
DNA melakukan peran penting dalam pengetahuan komputer, adun sebagai persoalan riset dan sebagai sebuah cara komputasi.
Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih akbar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini dipergunakan untuk berusaha mendapatkan urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang akbar. Dalam aplikasi yang lain seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk persoalan ini biasanya mencukupi, namun urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang beda.
Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki persoalan khusus untuk menempatkan 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 lebih kurang, pembandingan urutan, berusaha mendapatkan 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 masa ratus tahun 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 yang lain kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilanjutkan Hershey dan Chase membuktikan perihal yang sama dengan memanfaatkan pencari jejak radioaktif (bahasa Inggris: radioactive tracers).
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "bagaimanakah struktur DNA sehingga dia mampu bertugas sebagai materi genetik". Persoalan ini diberi jawaban 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 yang lain dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.[5]
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA bermodel heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat dipastikan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Sehabis 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 kesudahan mekanisme replikasi DNA dilanjutkan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilanjutkan tahun 1958.
Referensi
- ^ (Inggris)"All Cells Replicate Their Hereditary Information by Templated Polymerization". Bruce Alberts, et al.. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4&part=A2. Diakses pada 2010-03-19.
- ^ Mandelkern M, Elias J, Eden D, Crothers D (1981). "The dimensions of DNA in solution". J Mol Biol 152 (1): 153–61. PMID 7338906.
- ^ Gregory S, et. al. (2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1". Nature 441 (7091): 315–21. PMID 16710414.
- ^ (Inggris)Geoffrey M. Cooper (2000). "The Cell - A Molecular Approach". Boston University (2 ed.) (Sunderland (MA): Sinauer Associates). p. Gene. ISBN 0-87893-106-6. Retrieved 2010-08-12.
- ^ (Inggris)Geoffrey M. Cooper (2000). "The Cell - A Molecular Approach". Boston University (2 ed.) (Sunderland (MA): Sinauer Associates). p. Heredity, Genes, and DNA. ISBN 0-87893-106-6. Retrieved 2010-08-12.
Sumber :
kategori-antropologi.kurikulum.org, wiki.edunitas.com, id.wikipedia.org, informasi.web.id, dsb.
