asam deoksiribonukleat

Click here to load reader

Post on 18-Feb-2017

130 views

Category:

Education

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Asam deoksiribonukleatDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Strukturheliks gandaDNA.Atom-atom pada struktur tersebut diwarnai sesuai denganunsur kimianyadan struktur detail dua pasangan basa ditunjukkan oleh gambar kanan bawah

Gambaran tiga dimensi DNAAsam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan singkatanDNA(bahasa Inggris:deoxyribonucleicacid), adalah sejenis biomolekul yang menyimpan dan menyandi instruksi-instruksigenetikasetiaporganismedan banyak jenisvirus. Instruksi-instruksi genetika ini berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi organisme dan virus. DNA merupakanasam nukleat; bersamaan denganproteindankarbohidrat, asam nukleat adalahmakromolekulesensial bagi seluruhmakhluk hidupyang diketahui. Kebanyakan molekul DNA terdiri dari dua untingbiopolimeryang berpilin satu sama lainnya membentukheliks ganda. Dua unting DNA ini dikenal sebagaipolinukleotidakarena keduanya terdiri darisatuan-satuan molekul yang disebutnukleotida. Tiap-tiap nukleotida terdiri atas salah satu jenisbasa nitrogen(guanina(G),adenina(A),timina(T), atausitosina(C)), gulamonosakaridayang disebutdeoksiribosa, dan gugusfosfat. Nukleotida-nukelotida ini kemudian tersambung dalam satu rantaiikatan kovalenantara gula satu nukleotida dengan fosfat nukelotida lainnya. Hasilnya adalah rantai punggung gula-fosfat yang berselang-seling. Menurut kaidahpasangan basa(A dengan T dan C dengan G),ikatan hidrogenmengikat basa-basa dari kedua unting polinukleotida membentuk DNA unting gandaDua unting DNA bersifat anti-paralel, yang berarti bahwa keduanya berpasangan secara berlawanan. Pada setiap gugus gula, terikat salah satu dari empat jenis nukleobasa.Urutan-urutanempat nukleobasa di sepanjang rantai punggung DNA inilah yang menyimpan kode informasi biologis. Melalui proses biokimia yang disebuttranskripsi, unting DNA digunakan sebagai templat untuk membuat untingRNA. Unting RNA ini kemudian ditranslasikan untuk menentukan urutanasam aminoprotein yang dibangun.Struktur kimia DNA yang ada membuatnya sangat cocok untuk menyimpaninformasibiologis setiap makhluk hidup. Rantai punggung DNA resisten terhadap pembelahan kimia, dan kedua-dua unting dalam struktur unting ganda DNA menyimpan informasi biologis yang sama. Karenanya, informasi biologis ini akan direplikasi ketika dua unting DNA dipisahkan. Sebagian besar DNA (lebih dari 98% pada manusia) bersifat non-kode, yang berarti bagian ini tidak berfungsi menyandikan protein.Dalam sel, DNA tersusun dalamkromosom. Semasapembelahan sel, kromosom-kromosom ini diduplikasi dalam proses yang disebutreplikasi DNA.Organisme eukariotik(hewan,tumbuhan,fungi, danprotista) menyimpan kebanyakan DNA-nya dalaminti seldan sebagian kecil sisanya dalamorganelsepertimitokondriaataupunkloroplas.[1]Sebaliknyaorganisme prokariotik(bakteridanarkaea) menyimpan DNA-nya hanya dalamsitoplasma. Dalam kromosom, proteinkromatinsepertihistonberperan dalam penyusunan DNA menjadi struktur kompak. Struktur kompak inilah yang kemudian berinteraksi antara DNA dengan protein lainnya, sehingga membantu kontrol bagian-bagian DNA mana sajakah yang dapat ditranskripsikan.Para ilmuwan menggunakan DNA sebagai alat molekuler untuk menyingkap teori-teori dan hukum-hukum fisika, seperti misalnyateorema ergodikdan teorielastisitas. Sifat-sifat materi DNA yang khas membuatnya sangat menarik untuk diteliti bagi ilmuwan dan insinyur yang bekerja di bidang mikrofabrikasi dan nanofabrikasi material. Beberapa kemajuan di bidang material ini misalnyaorigami DNAdan material hibrida berbasi DNA.[2]Daftar isi[sembunyikan] 1Sifat-sifat DNA 1.1Nukleobasa DNA 1.2Alur DNA 1.3Pemasangan basa 1.4Sense dan antisense 1.5Pemilinan kumparan (Supercoiling) 1.6Struktur alternatif DNA 2Fungsi biologis 2.1Replikasi 3Penggunaan DNA dalam teknologi 3.1DNA dalam forensik 3.2DNA dalam komputasi 4Sejarah 5ReferensiSifat-sifat DNA[sunting|sunting sumber]

Struktur kimia DNA;ikatan hidrogenditunjukkan oleh garis putus-putusDNA merupakan sebuahpolimeryang terdiri dari satuan-satuan berulang yang disebutnukleotida.[3][4][5]Tiap-tiap nukleotida terdiri dari tiga komponen utama, yaknigugusfosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen (nukleobasa)[6]. Pada DNA, nukleobasa yang ditemukan adalahAdenina(A),Guanina(G),Sitosina(C) danTimina(T). Nukleobasa yang terhubung dengan sebuah gugus gula disebut sebagainukleosida, dan nukleosida yang terhubung dengan satu atau lebih gugus fosfat disebut sebagainukleotida. Polimer yang terdiri dari nukleotida yang saling terhubung menjadi satu rantai disebut sebagaipolinukleotida.[7]Sehingga DNA termasuk pula ke dalam polinukleotida.Rantai punggung unting DNA terdiri dari gugusfosfatdangulayang berselang-seling.[8]Gula pada DNA adalah gulapentosa(berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melaluiikatan fosfodiesterantara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Ikatan yang tidak simetris ini membuat DNA memiliki arah atau orientasi tertentu. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu unting berlawanan dengan orientasi nukleotida unting lainnya. Hal ini disebut sebagaiantiparalel. Kedua ujung asimetris DNA disebut sebagai 5' (lima prima) dan 3' (tiga prima). Ujung 5' memiliki gugus fosfat terminus, sedangkan ujung 3' memiliki gugus hidroksi terminus. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya, yakni gula 2-deoksiribosa pada DNA digantikan gularibosapada RNA.[9]Dalam organisme hidup, DNA biasanya ditemukan dalam bentuk berpasangan dan terikat kuat.[10][9]Dua unting DNA saling berpilin membentukheliks ganda. Heliks ganda ini distabilisasi oleh dua gaya utama:ikatan hidrogenantar nukleotida dan interaksi tumpukan antar nukleobasaaromatik.[11]Dalam lingkungan sel yang berair,ikatan konjugasi antar basa nukleotida tersusun tegak lurus terhadap sumbu pilinan DNA. Hal ini meminimalisasi interaksi dengancangkang solvasi, dan sehingganya menurunkanenergi bebas Gibbs.Struktur DNA semua jenis spesies terdiri dari dua rantai heliks yang berpilin dengan jarak antar putaran heliks 34(3,4nanometer) dan jari-jari 10 (1.0nanometer).[12]Menurut kajian lainnya, ketika diukur menggunakan larutan tertentu, rantai DNA memiliki lebar 22-26 (2,2-2,6nanometer) sedangkan satu satuan nukleotida memiliki panjang 33 (0,33nm).[13]Walaupun satuan nukleotida ini sangatlah kecil, polimer DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya,kromosom 1yang merupakan kromosom terbesar pada manusia mengandung sekitar 220 jutapasangan basa.[14]Nukleobasa DNA[sunting|sunting sumber]Nukleobasa diklasifikasikan ke dalam dua jenis:purina(A dan G) yang berupa fusisenyawa heterolingkarberanggota lima dengansenyawa heterolingkarberanggota enam, danpirimidina(C dan T) yang berupa cincin beranggota enam.[9]Pirimidina lainnya,urasil(U), biasanya menggantikan timina pada DNA. Perbedaan urasil dengan timina terletak pada ketiadaan gugusmetilpada cincin urasil. Selain kelima nukleobasa tersebut, terdapat pula sejumlah besaranalog asam nukleatbuatan yang telah disintesis untuk mengkaji sifat-sifat asam nukleat dan digunakan dalam bioteknologi.[15]Urasil biasanya tidak ditemukan dalam DNA (ditemukan dalam sel hanya sebagai produk uraian sitosina). Namun pada sejumlahbakteriofag bakteriofag PBS1 dan PBS2Bacillus subtilisdan bakteriofag piR1-37Yersinia timina telah digantikan oleh urasil.[16]Faglainnya - fag S6 Staphylococcus - juga telah diidentifikasi mempunyai urasil pada genomnya.[17]Basa J(beta-d-glukopiranosiloksimetilurasil) yang merupakan bentuk modifikasi dari urasil juga dapat ditemukan pada sejumlah organisme:flagellataDiplonemadanEuglena, dan seluruh organisme margakinetoplastid[18]Biosintesis basa J terjadi dalam dua tahap: pada tahap pertama, basa timina spesifik pada DNA diubah menjadi hidroksimetildeoksiuridina (HOMedU); pada tahap kedua HOMedU diglikosilasi menjadi basa J.[19]Protein-protein yang mengikat basa J ini juga telah berhasil diidentifikasi.[20][21][22]Protein-protein ini tampaknya merupakan kerabat jauh dari onkogen Tet1 yang terlibat dalam patogenesisleukimia myeloid akut.[23]Basa J tampaknya bekerja sebagai sinyal terminasi untukRNA polimerase II.[24][25]

Alur mayor dan minor DNA. Alur minor merupakan tapak pengikatan untukHoechst 33258.Alur DNA[sunting|sunting sumber]Pada struktur heliks ganda DNA, terdapat ruang antar unting DNA yang juga berbentuk alur heliks. Ruang kosong ini bersebelahan dengan pasangan basa dan merupakantapak ikatanyang potensial. Dikarenakan kedua unting DNA tidak berposisi secara simetris satu sama lainnya, alur yang dihasilkan jugalah tidak berukuran sama. Satu alur yang disebut alur mayor, memiliki lebar 22, sedangkan alur lainnya yang disebut alur minor, memiliki lebar 12.[26]Lebarnya alur mayor berarti bahwa tepi-tepi basa nukleotida dapat lebih mudah diakses melalui alur mayor daripada melalui alur minor. Akibatnya, protein-protein sepertifaktor-faktor transkripsiyang mengikat pada urutan basa tertentu biasanya melakukan kontak dengan basa melalui alur mayor.[27]Situasi ini dapat bervariasi pada konformasi DNA yang tak lazim dalam sel, walaupun alur mayor dan minor selalu dinamai demikian untuk menrefleksikan perbedaan ukuran yang terlihat apabila DNA dipuntir balik menjadi bentuk lazim B.Pemasangan basa[sunting|sunting sumber]Info lebih lanjut:Pasangan basaPada heliks ganda DNA, tiap jenis nukleobasa pada satu unting DNA berikatan hanya dengan satu jenis nukleobasa dari unting DNA lainnya. Hal ini disebut sebagaipemasangan basakomplementer. Purina akan membentukikatan hidrogendengan pirimidina; adenina berikatan dengan timina dalam dua ikatan hidrogen, dan sitosina berikatan dengan guanina dalam tiga ikatan hidrogen. Susunan dua nukleotida ini disebut sebagai satu pasangan basa. Karena ikatan hidrogen tidak bersifatkovalen, ia dapat putuskan dan digabung kembali relatif mudah. Kedua unting DNA dalam heliks ganda oleh karenanya dapat ditarik