DNA - DocShare.tips

DNA ( deoxyribonucleic acid ) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik yang dikodekan dalam bahasa
kimiawi dan diproduksi di dalam semua sel tubuh Anda. Program DNA inilah yang mengendalikan perkembangan
sifat anatomi, fisiologi, biokimia, bahkan sebagian sifat perilaku Anda.
Susunan DNA
Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson menemukan model molekul DNA berdasarkan data yang didapat
dari foto difraksi sinar-X milik Rosalind Franklin, yang meninggal dunia akibat kanker pada usianya ke 38 tahun.
DNA merupakan makromolekul polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang tersusun rangkap
membentuk DNA double helix dan berpilin ke kanan. Setiap nukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu (1)
Gugus fosfat (2) Gula dengan 5 atom C (3) Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin, yaitu adenin dan guanin
serta golongan pirimidin, yaitu citosin dan timin.
Menurut Watson - Crick, DNA digambarkan seperti tangga tali berpilin atau lebih dikenal dengan helix ganda atau
double helix. Perhatikan pita pada diagram di bawah ini menunjukkan tulang belakang gula-fosfat dari dua untai
DNA. Kedua untai DNA tersebut diikat oleh ikatan hidrogen yang dilambangkan dengan garis titik titik di antara
dua basa nitrogen yang berpasangan di bagian dalam helix ganda.
Struktur kimia DNA dapat digambarkan seperti diagram di bawah ini. Perhatikan bahwa untaian memiliki orientasi
arah yang berlawanan.
Asam nukleat merupakan makromolekul yang tersusun dari polimer nukleotida. Asam nukleat memiliki fungsi
utama dalam tubuh yaitu antara lain sebagai materi genetik dan juga koenzim.
Asam nukleat yang berperan sebagai materi genetik adalah DNA dan RNA. Sedangkan yang berperan sebagai
koenzim antara lain adalah adalah ATP atau Adenosine Triphospate, NAD atau Nicotinamide-adenine Dinucleotide,
dan lain-lain. Nukleotida sebagai monomer dari asam nukleat tersusun dari basa nitrogen, sebuah gula pentosa, dan
gugus fosfat.
DNA atau Deoxyribonucleic Acid adalah asam nukleat yang berperan sebagi materi genetik dalam tubuh organisme.
DNA berbentuk rantai ganda heliks dan tersusun dari satu gula deoksiribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen
Adenin, Guanin, Timin, dan Sitosin.
RNA atau Ribonucleic Acid adalah asam nukleat yang juga berperan sebagai materi genetik yang ditranskirpsikan
dari DNA. RNA berbentuk rantai tunggal dan tersusun dari satu gula ribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen
Adenin, Guanin, Urasil dan Sitosin.
ATP atau Adenosin Triphospate adalah asam nukleat yang berperan sebagai koenzim. Koenzim akan bekerjasama
dengan enzim untuk melakukan sebuah fungsi. ATP tersusun dari tiga gugus fosfat, satu gula pentosa, dan satu basa
nitrogen adenin. ATP dapat terhidrolisis menjadi ADP atau Adenosin Diphospate melalui hidrolisis.
Sedangkan koenzim lainnya adalah NAD atau disebut Nicotinamide-adenine Dinucleotide yang terdiri dari dua
nukleotida yang dihubungkan dengan dua gugus fosfat dan mengandung basa nitrogen adenin dan yang lain adalah
nikotinamida. NAD dapat berubah menjadi NADH. Jika NAD berfungsi sebagai oksidator, maka NADH berfungsi
sebagai reduktor
Fungsi Asam Nukleat
Asam Nukleat
1
Asam nukleat adalah senyawa-senyawa polimer yang menyimpan semua informasi genetika, yaitu seperangkat “
cetak biru “ tentang karakteristik actual dan potensial yang diterima oleh suatu organisme dari generasi sebelumnya,
untuk kemudian diwariskan ke generasi berikutnya.
Asam nukleat ada dua macam :
Asam Deoksiribonukleat (DNA)
Asam Ribonukleat (RNA)
DNA merupakan molekul raksasa yang tardapat didalam nukleus ( inti sel ), dengan massa molekul relatif (Mr)
berkisar dari 6 juta sampai 16 juta. Setiap bagian fungsional DNA dikenal sebagai gen. Ribuan gen dari suatu
organisme mengandung sandi genetic untuk urutan protein. Artinya, ia mengandung suatu informasi untuk sederetan
rantai asam amino protein. Setiap asam amino dituliskan didalam urutan DNA yang sesuai dengan bantuan kodon
yang terdiri atas tiga pasangan basa yang berurutan. Sebagai contoh adalah kodon untuk asam amino Fenilalanin
(Phe) yaitu TTC. Molekul DNA terdiri dari dua rantai polimer yang melengkung heliks ganda. Heliks ganda tersebut
dikukuhkan oleh ikatan hydrogen antara lain timin dari rantai yang satu dengan adenine dari rantai yang lain. Dan
antara sitosin dari rantai yang satu dengan guanin dari rantai lainnya.
Untuk ekspresi suatu gen, artinya sintasis dari protein-protein yang sesuai, informasi urutan DNA perlu diubah
menjadi suatu urutan protein. Karena DNA sendiri tadak ikut ambil begian pada sintesis protein. Maka informasi
perlu dipindahkan dari inti sel sempai ketempat dimana protein disintesis yaitu di ribosom. Untuk itu pertama
melalui proses penyalinan ( transkripsi ).
RNA merupakan polimer yang mempunyai massa molekul lebih kecil yaitu dari 20 ribu sampai 40 ribu. Bagian
yang relevandari gen, disalin menjadi suatu RNA caraka (messenger RNA, mRNA). Urutan mRNA yang berbentuk
sejodoh dengan rantai DNA yang mengandung sandi gen yang sesuai. Karena RNA mengandung urasil sebagai
pengganti ti-min, maka dari triplet DNA AAG misalnya akan terbentuk kodon mRNA UUC.
Baik DNA maupun RNA merupakan polimer atas unit-unit nukleotida. Suatu unit nukleutida terdiri atas tiga bagian:
gula pentosa, basa organic ( senyawa heterosiklik yang mengandung nitrogen ), dan asam fosfat. Pentosa yang
dikandung RNA adalah ribosa, sedangkan pentosa pada DNA adalah deoksiribosa, yang kekurangan suatu satu atim
oksigen dari ribose. DNA dan RNA dapat dibedakan dari jenis gulanya.
A. BASA.
Basa asam nukleat adalah suatu heterosiklik aromatik yang berasal dari pirimidin atau purin. Lima dari basa-basa ini
bersama-sama merupakan komponen utama dari asam nekleat dari selarah jaringan hidup. Basa purin adenine
( Ade ) dan guanin (Gua) seperti juga basa pirimidin sitosin (Cyt) di jumpai dalam RNA dan DNA. Sebaliknya urasil
(Ura) hanya terdapat dalam RNA. Dalam DNA, urasil digantikan oleh timin (Thy), yaitu derivate 5-metil dari urasil.
Sejumlah besar dari basa-basa lainnya yang dimodifikasi dijumpai pada tRNA dan pada jenis RNA lainnya.
B. NUKLEOSIDA, NUKLEOTIDA.
Monomer asam nukleat disebut nukleotida. Bila suatu basa dari asam nukleat dihubungkan dengan ribosa atau 2deoksiribosa maka akan diperoleh suatu nukleosida. Nukleosida adalah nukeotida tampa gugus fosfat.
Adapun basa organic yang terdapat pada RNA ada empat macam yaitu:
Adenin (6-Aminopurin) atau A,
Guanin (6-oksi-2-aminopurin) atau G
Sitosin (2-oksi-6-aminopurin) atau C
Urasil (2,6-dioksipirimidin) atau U
Pada DNA tidak mengandung urasil, melainkan digantikan dengan timin (2,6-duoksi-5-metilpirimidin). Didalam sel,
gugus 5’-OH dari komponen gula pada nukleosida pada umumnya teresterisasi dengan asam fosfat. Dari adenosin
akan terbentuk adenosain 5’-OH monofosfat (AMP) dan dari dA yang sesuai dengannya dalam dAMP
2
Kalau rantai 5’-fosfat dihubungkan dengan rantai fosfat lainnya melalui ikatan asam anhidrida, maka diperoleh
nukleosida difosfat dan trifosfat, misalnya ADP dan ATP. Kedua nuklesida ini merupakan koenzim penting pada
metabolisme energi.
C. Oligonukleotida, Polinukleotida.
Rantai fosfat satu dengan yang lainnya dapat membentuk anhidrida asam. Hal ini memungkinkan adanya hubungan
antara nukleotida satu dengan yang lainnya melalui rantai fosfat. Bila antai fosfat dari suatu nukleotida bereaksi
dengan gugus 3’-OH dari nukleotida lainnya, maka terbentuk suatu dinukleotida dengan struktur asamfosfat dister.
Selanjutnya melalui hubungan dengan ikatan asam fosfat diester lainnya, dinukleotida ini dapat diperpanjang dengan
satu tambahan mononukleotida. Dengan cara ini terbentuk oligonukleotida dan akhirnya polinukleotida.
Polinukleotida dengan komponen ribonukleotida disebut asam ribonukleat (RNA), dan yang terbentuk dari
monomer deoksiribonukleat disebut asam deoksiribonukleat (DNA). Untuk menggambarkan struktur dari
oligonukleat dan polinukleat digunakan singkatan-singkatan dari komponen nukleosida yang dituliskan dari kiri ke
kanan dengan arah 5’- 3’. Kadang-kadang posisi rantai fosfat ditunjukan dengan “p”. dengan demikin struktur dari
RNA.
Pada nukleosida dan nukleotida, rantai pentosa terdapat dalam bentuk furanosa. Gula dan basa dihubungkan melalui
suatu ikatan N-glikosidik antara C-1 gula dan N-9 cincin purin atau N-1 pirimidin. Ikatan ini selalu mempunyai
konfigurasi. Jika basa organik berkaitan dengan pentosa, terbentuklah suatu nukleosida, dan jika nukleosida
berkaitan dengan dengan asam fosfat, terbentuklah suatu nukleotida.
Nukleosida pada RNA
Adenin + Ribosa = Adenosin
Guanin + Ribosa = Guanosin
Sitosin + Ribosa = Sitodin
Urasil + Ribosa = Uridin
Nukleosida pada DNA
Adenin + Deoksiribosa = Deoksiadenosin
Guanin + Deoksiribosa = Deoksiguanosin
Sitosin + Deoksiribosa = Deoksisitidin
Timin + Deoksiribosa = Deoksitirimidin
Persis seperti asam-asam amino yang berkondensasi untuk membentuk polimer protein maka nukleotida-nukleotida
juga berkondensasi untuk membentuk polimer asam nukleat (DNA dan RNA). Gugus fosfat dari suatu nukleotida
berkaitan dangan bagian pentosa dari nukleotida tetangganya sehingga terbentuklah rantai asam nukleat yang sangat
panjang.
Meskipun basa organik pada DNA dan RNA cuma empat macam, jumlah dan urutan basa-basa itu sangat bervariasi
sehingga banyaknya! Bayangkan, untuk suatu rantai yang tersusun dari nukleotida, secara teoritis dapat terjadi
4x10E 87 jenis asam nukleat (DNA dan RNA) yang berbeda.
Fungsi asam nukleat.
DNA menyimpan informasi (kode) tentang jenis protein yang harus dibentukoleh suatu sel. Informasi genetic adalah
relasi antara urut-urutan basa nitrogen dalam DNA menentukan urut-urutan asam amino dalam protein.struktur kode
3
genetic itu disebut kodon. Kodon adalah rangkaian tiga nukleotida dalam urutan yang khas. Setiap kodon
menentukan satu asam amino yang akan digunakan untuk sintesis protein.sel yang baru mempunyaiinformasi
genetic yang identik dengan sel asal. Kadang suatu kekeliruan terjadi pada pembentukan kromosom baru.yang
mengakibatkan perubahan sifat genetic. Hal seperti ini sering disebut mutasi.
Replikasi DNA
Mula-mula, heliks ganda DNA (merah) dibuka menjadi dua untai tunggal oleh enzim helikase (9) dengan bantuan
topoisomerase (11) yang mengurangi tegangan untai DNA. Untaian DNA tunggal dilekati oleh protein-protein
pengikat untaian tunggal (10) untuk mencegahnya membentuk heliks ganda kembali. Primase (6) membentuk
oligonukleotida RNA yang disebut primer (5) dan molekul DNA polimerase (3 & 8) melekat pada seuntai tunggal
DNA dan bergerak sepanjang untai tersebut memperpanjang primer, membentuk untaian tunggal DNA baru yang
disebut leading strand (2) dan lagging strand (1). DNA polimerase yang membentuk lagging strand harus
mensintesis segmen-segmen polinukleotida diskontinu (disebut fragmen Okazaki (7)). Enzim DNA ligase (4)
kemudian menyambungkan potongan-potongan lagging strand tersebut.
Salah satu tahapan penting dalam proses pertumbuhan jasad hidup adalah proses perbanyakan bahan genetik. Proses
perbanyakan bahan genetik dikenal sebagai proses replikasi. Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk
berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan. Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA.
Replikasi DNA adalah proses penggandaan molekul DNA untai ganda. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum
pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim
DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses
replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR).
Setiap molekul DNA yang melakukan replikasi sebagai suatu satuan tunggal dinamakan replikon. Replikasi molekol
DNA dimulai dari tempat khusus yang disebut titik mula replikasi (origins of replication), bentangan pendek DNA
yang memiliki sekuens nukletida spesifik. Kromosom E. coli, seperti banyak kromosom bakteri lain melingkar dan
memiliki satu titik mula. Berkebalikan dengan kromosom bakteri, kromosom eukariot mungkin memiliki beberapa
ratus atau beberapa ribu titik mula replikasi. (Campbell, 2008)
Proses inisiasi ini ditandai oleh saling memisahnya kedua untai DNA, yang masing-masing akan berperan sebagai
cetakan bagi pembentukan untai DNA baru sehingga akan diperoleh suatu gambaran yang disebut sebagai garpu
replikasi. Biasanya, inisiasi replikasi DNA, baik pada prokariot maupun eukariot, terjadi dua arah (bidireksional).
Dalam hal ini dua garpu replikasi akan bergerak melebar dari ori menuju dua arah yang berlawanan hingga tercapai
suatu ujung (terminus).
Gen merupakan satu seri triplet basa nitrogen yang terdapat pada pita DNA. Seri triplet ini akan mengode
satu rantai polipeptida yang kemudian akan menjadi bagian dari satu enzim atau protein lainnya. Gen
tersebut mampu mengatur seluruh proses metabolisme dan menentukan berbagai ciri atau sifat (seperti
warna mata, bentuk hidung, dan tipe rambut).
Gen terdiri atas materi genetika yang berisi pesan-pesan kimia. Gen tersebut dapat diwariskan dari satu
generasi ke generasi berikutnya sehingga mempunyai sejumlah ciri individu yang sama dengan induknya.
Gen terletak di dalam kromosom pada lokasi khusus yang disebut lokus. Gen mempunyai bentuk
alternatif atau bentuk lain yang dikenal dengan istilah alel. Gen dan alel dilambangkan dengan huruf latin
besar dan kecil. Jadi, gen juga mempunyai pasangan, seperti halnya kromosom.
4