Pengertian DNA, Struktur, dan Replikasi DNA – Masing-masing dari makhluk hidup / organisme mempunyai materi genetik yang bagi sebagian besar diantaranya tersimpan di dalam DNA. Sebagian kecil lainnya (virus) memiliki materi genetik yang tersimpan di dalam RNA. DNA dapat disimpulkan sebagai cetak biru (blueprint) dari makhluk hidup / organisme. Disitulah nantinya akan ditemukan berbagai kode-kode yang berperan sebagai pengatur jalannya kehidupan suatu organisme. Penemuan DNA adalah titik awal perkembangan biologi molekuler yang memaksimalkan upaya identifikasi yang memiliki keterkaitan kekerabatan antar organisme.
DNA (Deoksiribonukleid Acid) ialah sebuah subtansi genetik yang ada pada setiap masing-masing individu / organisme. Di dalam DNA terkadnung informasi genetim terhadap suatu individu. DNA letaknya berada pada bagian dalam inti sel (pada prokariot DNA yang terurai pada bagian dalam sitoplasma). DNA memiliki peranan sebagai pengatur terhadap setiap metabolisme organisme atau sel. Setiap aktivitas kehidupan, cakupannya meliputi sekresi, respirasi, sampai pada reproduksi selanjutnya akan diatur oleh DNA. Selain ditemukannya DNA di bagian dalam inti sel, pada organisme eukariotik DNA dapat pula ditemukan pada bagian dalam kloroplas dan mitokondria. Adanya perkembangan teknologi pada bioteknologi rekayasa genetic mendayagunakan gen yang menguntungkan pada suatu organisme agar dapat disisipkan di bagian dalam DNA obyek.
A. Struktur DNA
DNA adalah senyawa polinukleta yang susunannya terdiri atas satuan asam nukleat yang dinamakan nukleotida. Perkembangan teknologi semakin memudahkan para peneliti untuk dapat mengamati organisasi tingkat molekuler sebagaimana halnya pada plinukleotida. Tiap-tiap nukleotida yang terdapat pada DNA susunannya meliputi :
– Gula pentose deoxyribosa
– Phospat
– Basa nitrogen (diklasifikasikan menjadi basa purin yang terdiri dari guanine (G) dan adenine (A), dan juga basa pirimidin yang susunannya terdiri atas timin (T) ; dan sitosin (S)).
DNA yang ada pada manusia terkandung sekitar 3 milyar basa nitrogen serta 99 % diantara tiap-tiap individu terdapat kemiripan. Urutan basa nitrogen tersebut menjadi faktor penentu utama tergadap karakteristik / sifat suatu organisme.
Sebagian besar diantara para ahli menngupayakan pendayagunaan perkembangan teknologi dalam rangka meneliti struktur yang ada pada DNA. Erwin Chargaff menggunakan teknik kromatografi dalam menganalisa komposisi dari DNA. Hasil dari penemuan Chargaff, menyatakan bahawa jumlah basa adenine sama kadarnya dengan basa timin dan basa guanine sama dengan basa sitosin. Hasil penelitiannya ini selanjutnya dikenal dengan aturan chargaff, yakni :
– Jumlah basa nitrogen (A,T,G, dan S) yang ada pada tia-tiap organisme sangatlah bervariasi
– Untuk tiap-tiap organisme, jumlah basa pada purin sama dengan basa pirimidin dengan rincian jumlah adenine yang sama dengan timin serta guanine yang sama dengan sitosin.
Seorang peneliti yang bernama rosalin frankin melakukan penyinaran radioaktif (sinar X) terhadap DNA dan hasilnya menyatakan bahwa DNA mempunyai bentuk spiral (heliks). Penemuan-penemuan mengenai DNA ini membuat ilmuan lainnya yakni Crick dan Watson tergerak untuk melakukan sebuah penelitian tentang struktur dan bentuk dari DNA. Crick dan Watson berhasil menggambarkan struktur DNA. Hasil dari penelitian tersebut menyatakan bahwa :
– DNA adalah sebagai double helix / rantai helix ganda yang jika rantai heliks tersebut dibuka maka akan menyerupai bentuk anak tangga.
– Ikatan deoksiribosa / gula pentose dan phosphat selanjutnya akan membentuk semacam ibu tangga yang terletak di bagian luar.
– Molekul DNA susunannya terdiri atas polinukleotida yang dihubungkan oleh ikatan basa nitrogen. Jika disesuaikan dengan aturan chargaff, maka basa purin akan berpasangan dengan basa pirimidin (adenine dan timin yang dihubungakn oleh dua buah ikatan hydrogen ; disamping itu guanine akan berpasangan dengan sitosin yang dihubungkan oleh tiga buah ikatan hidrogen). Karenanya jumlah basa purin hampir sama dengan basa pirimidin.
B. Replikasi DNA
DNA merupakan sebuah subtansi genetik serta molekul inti yang terdapat pada setiap organisme terkecuali virus. DNA terletak pada bagian dalam inti sebagai pengatur setiap metabolisme yang ada di dalam sel. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa DNA berperan sebagai pengatur / pengendali kehidupan dalam sebuah organisme. DNA mempunyai kemampuan heterokatalitis yang mensintesisasi senyawa lain melalui RNA (sintesis proteis). DNA juga berperan sebagai autolitis, yakni kemampuan untuk mensintesisasi tubuhnya sendiri. DNA dapat melakukan duplikasi terhadap dirinya sendiri untuk tujuan perkembangbiakan / reproduksi yang akan membagikan informasi genetic terhadap keturunannya. Disamping itu, DNA juga dapat memperbaiki tubuhnya sendiri ketika terjadi kerusakan. Replikasi ataupun reparasi DNA, kedua-duanya terjadi dengan konsep serta cara yang serupa. Dalam proses tersbeut dibutuhkan katalisasi enzim dalam rangka melanjutkan keberlangsungan peristiwa tersebut.
Setidaknya terdapat tiga teori yang menyatakan model replikasi DNA, diantaranya ialah :
1. Konservatif
Teori ini mengemukakan bahwa untaian pita DNA baru akan terbentuk dari pola cetakan DNA yang lama. Rantai ganda pada pita DNA lama akan mempertahankan diri dan selanjutnya pada tiap-tiap DNA akan membuat duplikasinya.
2. Dispertif
Teori ini menyatakan bahwa untaian DNA yang baru akan terbentuk diantara untaian DNA yang lama. Dengan demikian berdasarkan teori tersebut akan terbentuk fragmen-fragmen untaian DNA baru diantara untaian DNA yang lama.
3. Semikonservatif
Teori ini merupakan konsep yang diyakini oleh hampir sebagian besar ilmuan dalam menggambarkan bagaimana proses reparasi serta replikasi DNA. Teori ini turut diperkuat oleh penemuan Crick dan Watson yang telah mengemukakan tentang struktur DNA. Disamping itu percobaan yang telah dilakukan oleh Stahl dan Meselson yang mendayagunakan DNA bakteri E. Colo serta hasilnya menyatakan bahwa replikasi DNA bakteri terjadi berdasarkan teori tersebut.
selain itu, pecobaan yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl yang menggunakan DNA bakteri E. coli dan hasilknya menunjukkan bahwa replikasi DNA bakteri terjadi sesuai dengan teori ini.
Berdasarkan teori ini, untaian DNA yang lama akan membuka pilinannya dan pada tiap-tiap DNA akan membentuk semacam pita DNA yang baru. Enzim helikasi selanjutnya akan membuka pilinan DNA yang lama dengan melakukan hidrolisasi terhadap ikatan hydrogen yang berada diantara ikatan basa nitrogen pada kedua rantai tersebut.
DNA disintesisasi dengan arah 5’ ke 3’ yang menyatakan letak gugus phospat terhadap atom karbon gula pentose. Sebagaimana yang telah diuraikan sebelumnya bahwa struktur DNA merupakan rantai ganda yang anti pararel. Uritan pita DNA akan jauh berbeda dengan pasangannya yang berlawanan yakni pada satu sisi diawali dari 5’-3’ pasangannya yang dimulai dari 3’-5). Pada saat proses helikase membuka pilinan DNA, bagian ujung pita DNA menunjukkan symbol 5’ yang artinya gugus phosphate letaknya berada pada atom karbon deoksiribosa pada nomor 5 yang dinamakan leading strand. Disamping itu pita lainnya yang bersimbol 3’menunjukkan bahwa gugus phosphate letaknya berada pada atom karbon deoksiribosa pada nomor 3 yang dinamakan lagging strand.
Setelah inisiator menginisiasikan wilayah replikasi, DNA polymerase III selanjutnya akan emnambahkan basa nitrogen untuk dapat membentuk pita DNA yang baru. Pada leading strand, DNA polymerase III akan berjalan terus sehingga membentuk pita DNA yang baru. Disamping itu pada lagging strand, primase akan menjadi penentu promotor untuk mensintesisasi DNA yang baru. Pada bagian lagging strand, proses pembentukan pita DNA yang baru akan lebih kompleks serta akan melibatkan lebih bayak enzim. Hal tersebut terjadi sebagai akibat terbukanya lagging pita (bagian ujung 3’-5’), selain dari pita DNA yang baru disintesisasi dengan arah 5’-3’. Dengan dmeikian, primase akan meletakkan promotor di bagian pita DNA yang telah terbuka oleh helikasi. Selanjutnya DNA polymerase III akan membentuk pita DNA yang baru dengan arah 5’-3’. Selanjutnya lagging strand akan membnetuk fragmen okazaki, enzim ligase kemudian akan menyambungkan fragmen okazaki sehingga menjadi rantai polinukleotida. Setelah helikasi membuka pilinan secara utuh, maka akan terbentuk dua DNA dengan kombinasi pita DNA yang lama yang akan berpasangan dengan pita DNA yang baru. Replikasi DNA dilakukan dalam rangka mereproduksi sel.
Sumber :
http://kakakpintar.com/pengertian-struktur-dna-dan-replikasi-dna/
Baca Juga:
Sistem Ekskresi Pada Hewan – Insekta, Ikan, katak, Reptil, Aves
Definisi Alat Peredaran darah, Struktur, & Fungsi Masing-Masing
Definisi Noun Clause & Penjelasan Lengkap
