Fungsi dan Model Struktur DNA, Deoxyribo Nucleic Acid.

Pengertian Dioxyribo Nucleic Acid (DNA) atau dalam bahasa Indonesia Asam Deoksiribo Nukleat adalah senyawa kimia berupa polimer asam nukleat yang tersusun secara sistematis dan merupakan pembawa informasi genetik yang diturunkan kepada makhluk keturunannya.

Informasi genetik disusun dalam bentuk kodon atau codon yang berupa tiga pasang basa nukleotida dan bertanggung jawab atas bentuk, struktur, maupun fisiologi dari suatu makhluk hidup.

DNA ditemukan pada tahun 1869 oleh seorang dokter muda yaitu Friedrich Miescher yang percaya bahwa rahasia kehidupan dapat diungkap melalui penelitian kimia pada sel – sel makhluk hidup.

Struktur DNA pertama kali diungkapkan oleh ilmuwan bernama James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 berdasarkan pada foto hasil difraksi sinar X yang dibuat oleh Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins.

Model Struktur DNA dibangun berdasarkan pada data kimia dan fisiknya yang kemudian disebut struktur untai-ganda atau double helix. Untai ganda DNA ini dibangun oleh dua rantai yang berpilin.

Struktur DNA terentuk dari empat tipe nukleotida yang berikatan secara covalen membentuk rantai polinukleotida atau rantai DNA atau benang DNA dengan rangka gula fosfat sebagai tempat melekatnya basa nitrogen.

Gugus/Senyawa Pembentuk Struktur Nukleotida

Pada gambar dapat dilihat bahwa Nukleotida dibentuk oleh tiga komponen yaitu satu gugus gula pentosa memiliki lima karbon biasa disebut deoksiribosa, satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen. Gugus fosfat berikatan dengan gugus gula melalui karbon nomor urut ke lima (ke 5’). Sedangkan basa nitrogen terikat dengan gugus gula melalui karbon nomor urut satu.

.

Basa nitrogen teridri dari basa purin dan basa pirimidin. Basa Purin terbentuk dari adenine dan guanine, sedangkan basa pirimidin terdiri dari cytosin dan thymine.

Nukleotida terhubung dengan nukleotida lainnya melalui gugus fosfat dengan membentuk ikatan kovalen yang sangat kuat yaitu ikatan ester kovalen atau biasa disebut ikatan fosfodiester. Ikatan antara Nukleotida – nukleotida ini membentuk rantai polinukleotida.

DNA terbentuk oleh dua rantai polinukleotida. Kedua rantai polinukleotida tersebut memiliki orientasi yang saling berlawanan atau antiparalel. Rantai yang satu mempunyai orientasi 5’-> 3’. Sedangkan rantai lainnya berorientasi 3’ -> 5’.

Pada masing- masing rantai polinukleotida terdapat ujung dengan gugus fosfat bebas (5’-Fosfat) dan  ujung  dengan gugus -OH bebas (3’-hidroksil). Angka 5’ dan 3’ merujuk posisi karbon nomor 5 dan 3 pada cincin gugus gula.

Kedua rantai polinukleotida tersebut saling berikatan satu dengan yang lainnya melalui ikatan hidrogen yang terbentuk antara pasangan basa nitrogen. Basa nitrogen dalam DNA selalu berpasangan antara kelompok purin dan pirimidin, yaitu Adenin (A) berpasangan dengan Timin (T), dan cytosine (C) berpasangan dengan Guanin (G).

Ikatan antara A – T membentuk dua ikatan hidrogen, sedangkan antara C – G membentuk tiga ikatan hidrogen. Adanya tiga ikatan hidrogen ini menghasilkan ikatan C – G lebih kuat dari ikatan A – T. Spesifisitas pasangan basa ini disebut dengan komplementaritas atau complementaryty.

Proporsi basa A dan T serta G dan C selalu sama, sehingga komposisi DNA dapat dinyatakan dengan kandungan G + C atau G + C content yang nilainya antara 26 sampai 74 persen. Hal ini dikenal sebagai Hukum Chargaff. Pada tahun 1950, Erwin Chargaff mempublikasikan hasil penelitiannya terkait dengan komposisi basa DNA untuk berbagai makhluk hidup.

Kerangka gula deoksiribosa dan fosfat yang membangun struktur DNA terletak di bagian luar, sedangkan basa purin dan pirimidin terletak di bagian dalam untaian helix. Basa- basa purin dan pirimidin yang berpasangan terletak pada bidang datar yang sama dan tegak lurus terhadap aksis untaian DNA.

Ukuran diameter untaian DNA adalah 20 angstrom. Ukuran diameter ini bersifat konstan karena basa purin selalu berpasangan dengan basa pirimidin. Pasangan – pasangan basa yang berurutan memiliki jarak 3,4 angstrom satu sama lainnya dan berrotasi sebesar 36 derajat.

Struktur untaian berulang setiap 10 basa, ini artinya ada sepuluh pasangan basa setiap satu putaran untaian. Untaian DNA memiliki dua lekukan atau groove eksternal yaitu lekukan besar atau mayor groove dan lekukan kecil atai minor groove.

Fungsi DNA

DNA dengan pasangan basa nitrogen adalah bentuk nyata dari gen. Pada umumnya satu gen terdiri dari puluhan hingga ratusan ribu pasangan basa. DNA berperan dalam mengatur kehidupan sel dan tubuh suatu makhluk hidup melalui proses replikasi (atau penggandaan) dan transkripsi (atau pencetakan).

Proses Replikasi berguna untuk proses pembelahan sel dan reproduksi. Sedangkan transkripsi berguna untuk proses sintesis protein. Proses sintesis protein menghasilkan berbagai zat dan organel yang mengatur tubuh dan mempengaruhi sifat makhluk hidup. Secara umum terdapat tiga fungsi dari DNA, yaitu:

1. Pembawa Informasi Genetis.

DNA sebagai bentuk kimiawi gen merupakan pembawa informasi genetik makhluk hidup. DNA membawa instruksi bagi pembentukan ciri dan sifat makhluk hidup. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.

2. Berperan Dalam Duplikasi Diri dan Pewarisan Sifat.

DNA mengandung semua informasi sifat makhluk hidup, oleh karena itu DNA harus memiliki informasi untuk perbanyakan diri dengan proses replikasi. Replikasi DNA merupakan cara DNA untuk mewariskan semua informasi dari satu sel ke sel lainnya. Di sini DNA sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat menggandakan diri dengan cara replikasi.

3. Ekspresi Informasi Genetik

Gen-gen membawa informasi untuk membentuk protein tertentu. Proses ini terjadi melalui mekanisme sintesis protein. Proses pembentukan protein ini terjadi melalui proses transkripsi DNA menjadi RNA dan translasi RNA membentuk rantai polipeptida.

4. Pengontrol Aktivitas Sel

DNA melakukan pengontrolan terhadap aktvitas hidup secara langsung maupun tidak langsung. DNA mengendalikan aktivitas sel dengan melalui sintesis enzim dan protein lainnya.

Protein  merupakan molekul dengan beragam fungsi selular esensial paling besar seperti sebagai katalisator dan mengatur reaksi metabolik, menyediakan bahan mentah untuk struktur sel, memungkinkan pergerakan, berinteraksi dengan lingkungan dan sel lain, dan mengendalikan pertumbuhan serta pembelahan sel.

Dartar Pustaka:

1. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
2. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
4. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
5. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
6. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
7. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Dioxyribo Nucleic Acid (DNA),  Model Struktur DNA, Bentuk Struktur DNA, double helix adalah, susunan Untai ganda DNA, jumlah  rantai yang berpilin DNA, Jumlah tipe nukleotida DNA, Ikatan pada DNA, Fungsi rangka gula fosfat, Pembentuk Nukleotida,  Fungsi basa nitrogen DNA,
8. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Gugus fosfat DNA, gugus gula pentose DNA, deoksiribosa, Gugus Pembentuk Nukleotida Rantai DNA, Susunan Basa Purin, Pembentuk basa pirimidin, Susunan komposisi basa pirimidin, Komposisi Susunan basa Nitrogen,
9. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Gugus Fosfat DNA, Pembentuk rantai polinukleotida, ikatan fosfodiester, ikatan ester kovalen, Ikatan antara Nukleotida, Pembentuk Struktur DNA, Ikatan rantai polinukleotida, pasangan basa nitrogen, Fungsi Ikatan Hidrogen DNA,
10. Ardra.Biz, 2019, “Ikatan Pasangan Adenin dengan Timin, Ikatan Pasangan cytosine dengan Guanin, Hukum Erwin Chargaff, komposisi basa DNA, Kerangka gula deoksiribosa dan fosfat, lokasi basa purin dan pirimidin, Ukuran diameter untaian DNA,
11. Ardra.Biz, 2019, “Jarak Pasangan Basa DNA, Sudut Pasangan Basa DNA, mayor groove DNA, minor groove DNA, Jenis Groove DNA, Jumlah Groove DNA, Fungsi DNA, Jumlah Pasangan Basa DNA, proses replikasi sel, transkripsi Sel, Fungsi repliksi sel,
12. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Transkripsi sel, Fungsi DNA Pembawa Informasi Genetis, Fungsi DNA Berperan Dalam Duplikasi Diri dan Pewarisan Sifat. Replikasi DNA, Fungsi DNA Ekspresi Informasi Genetik, Fungsi DNA Pengontrol Aktivitas Sel