Definisi DNA
DNA, singkatan dari deoxyribonucleic
acid, kimia organik dengan struktur molekul kompleks yang ditemukan di semua
sel prokariotik dan eukariotik dan banyak virus. DNA
terdapat dalam nukleus dan mitokondria. DNA merupakan tempat penyimpanan
informasi genetik. Struktur kimia DNA diketemukan oleh James Watson dan Francis
Crick. Molekul DNA adalah polimer, artinya DNA adalah molekul besar yang
terdiri dari banyak molekul kecil. Molekul kecil yang membentuk DNA disebut
nukleotida. Setiap nukleotida mengandung gugus fosfat, molekul gula (disebut
deoksiribosa), dan basa nitrogen.
Fungsi DNA
DNA memiliki beberapa fungsi diantaranya adalah :
- DNA menyimpan materi genetik sehingga dapat meneruskan materi genetik dari generasi ke generasi berikutnya.
- Susunan DNA akan mengekspresikan gen tertentu sehingga fungsi DNA adalah mengatur perkembangan ciri dari suatu organisme.
- Mengontrol aktivitas mahluk hidup dengan mengatur aktivitas metabolisme. Protein yang terbentuk di dalam tubuh bergantung kepada susunan DNA yang ada di kromosom.
- Sebagai perancang proses sintesis protein.
Struktur DNA
Setiap molekul DNA terdiri dari nukleotida-nukleotida dan membentuk rantai panjang yang disebut polinukleotida.
Satu rantai polinukleotida dengan rantai nukleotida lainnya dihubungkan dengan basa nitrogen. Rantai basa nitrogen dari satu polinukleotida dengan basa nitrogen dari polinukleotida lainnya dihubungkan dengan ikatan hidrogen.
Rantai polinukleotida tersusun atas nukleotida-nukleotida. Satu Nukleotida tersusun atas 3 komponen kecil yaitu:
1. Gula pentosa : gula yang tersusun atas karbon dengan jumlah 5. Pada asam nukleat terdapat dua jenis gula, yaitu deoksiribisa yang terdapat pada DNA dan Ribosa yang terdapat pada RNA.
2. Basa nitrogen pada untaian nukleotida berikatan dengan basa nitrogen pada untai yang lainnya.
Erwin Chargaff
melakukan analisis terhadap jumlah adenin, guanin, timin dan sitosin DNA dari
berbagai spesies. Jumlah pasangan basa yang terdapat dalam sel manusia adalah 245 juta pasang basa. DNA yang panjang tersebut bisa masuk ke dalam inti
sel dalam bentuk terpilin.
Menurut ketentuan chargaff, dalam
DNA basa nitrogen Adenin (A) akan selalu berpasangan dengan basa nitrogen Timin
(T) sedangkan basa nitrogen sitosin (C) akan berpasangan dengan basa nitrogen
(G) sehingga persentase Adenin akan selalu sama dengan persentase Timin,
sedangkan persentase Guanin akan selalu sama dengan persentase sitosin (S).
Sebagai contoh : Pada Bakteri Escherichia
coli diketahui jumlah basa nitrogen adenin adalah 10% berapa persentase
basa nitrogen Guanin?
Jika adenin berjumlah 10% maka
timin juga 10 % karena adenin selalu berpasangan dengan timin, ini berarti
sisanya adalah 80% milik Guanin dan sitosisn. Jadi persentase guanin adalah
80%/2= 40%
Antara basa nitrogen dihubungan oleh ikatan hidrogen. Basa nitrogen adenin dihubungan oleh 2 ikatan hirogen dengan Timin, sedangkan basa nitrogen Guanin dihubungkan dengan 3 ikatan hidrogen dengan sitosin.
Karena Adenin selalu berpasangan
dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin, ini menyebabkan
stuktur DNA pada satu rantai akan
berpengaruh terhadap rantai lainnya
Sebagai contoh :
Jika suatu rantai DNA memiliki susunan basa nitrogen seperti pada gambar
Maka rantai pasangannya adalah
Sehingga rantai keduanya adalah
DNA adalah makromolekul yang struktur primernya adalah polinukleotida yang diumpamakan seperti “tangga tali berpilin”. Fosfat dari satu nukleotida akan berikatan membentuk ikatan fosfodiester dengan gula dari nukleotida berikutnya.
Menurut Watson and Crick struktur kimia DNA berupa tangga berpilin yang tersusun atas:
- Gula dan fosfat sebagai induk atau ibu tangga
- Basa nitrogen, sebagai anak tangga dengan pasangan tetap, yaitu guanin dengan sitosin (dihubungankan oleh 3 atom H) dan Timin dengan adenin (dihubungkan 2 atom H).
- Asam fosfat
Sumber gambar : https://i.pinimg.com/originals/26/d7/8a/26d78a3ad66ecde8462dfbec6d8d9380.jpg
DNA untai ganda (double
helix) adalah molekul antiparalel, apa maksud dari anti paralel? Artinya DNA terdiri dari dua untai yang berjalan berdampingan tetapi
mengarah ke arah yang berlawanan. Ujung 5' dan 3' menggambarkan arah molekul DNA. Pada dasarnya, untaian molekul DNA dapat memiliki ujung 5' dan ujung 3'.
Untuk memahami apa yang dimaksud dengan ujung 5' ke 3', Mari kita lihat struktur molekul DNA terlebih dahulu.
DNA adalah polimer nukleotida, di mana setiap nukleotida terdiri dari gula (deoksiribosa), basa nitrogen, dan gugus fosfat. Gula deoksiribosa merupakan struktur 5 karbon, dimana setiap karbon dapat diberi nomor 1-5. Basa selalu terhubung ke Karbon 1 gula dan gugus fosfat terhubung ke Karbon 5 gula. Nukleotida tersebut kemudian dihubungkan satu sama lain untuk membentuk polimer dimana gugus fosfat dari satu nukleotida (pada Karbon 5) terhubung ke gula nukleotida berikutnya melalui Karbon 3. Oleh karena itu ketika untai dibangun, nukleotida teratas akan memiliki gugus fosfat bebas. pada Karbon 5 gula, maka ujung 5', dan nukleotida terakhir dari untai tersebut akan memiliki OH bebas pada Karbon 3 gula. Karena DNA terdiri dari dua untai antiparalel, setiap untai dapat memiliki arahnya sendiri-sendiri. Karena antiparalel, mereka akan berjalan berlawanan arah.
