Apa yang dimaksud dengan DNA atau deoxyribonucleic acid?

DNA

Asam deoksiribonukelat atau yang lebih kita kenal sebagai DNA populer dengan cetak biru makhluk hidup. Apa itu DNA dan mengapa ia menjadi begitu penting? Bukankah ia hanya persenyawaan kimia biasa?

1 Like

DNA atau Deoxyribonucleic Acid atau asam deoksiribo nukleat (ADN) merupakan tempat penyimpanan informasi genetik yang membawa informasi yang dapat diturunkan. Di dalam sel, DNA merupakan salh satu dari dua jenis asam nukleat yang penting bagi tubuh. DNA dianalogikan sebagai suatu polimer heliks ganda yang terdiri dari nukleotida, setiap nukleotida terdiri dari 3 komponen yaitu satu basa nitrogen, satu gula pentose atau deoksiribosa dan satu gugus fosfat. Setiap orang memiliki DNA yang unik.

DNA dapat ditemukan di dalam inti sel dan di dalam mitokondria. Di dalam inti sel, DNA membentuk satu kesatuan untaian yang disebut kromosom. DNA terdapat di dalam kromosom. Setiap sel manusia yang normal memiliki 46 kromosom yang terdiri dari 22 pasang kromosom somatik dan 1 pasang kromosom sex. Sel manusia diperkirakan memiliki 50.000 sampai 100.000 gen yang dua kali lebih banyak daripada bakteri pada umumnya.

Mengapa DNA penting?

  • DNA dapat mewariskan (genetic) pada semua sel, DNA secara tepat bereplikasi selama setiap generasi sel. Saat sel membelah, salinan yang identik dengan DNA parental dibagikan ke setiap sel anak. DNA menyediakan instruksi untuk semua generasi masa depan sel tunggal dan keseluruhan organisme multiseluler
  • DNA mengendalikan aktivitas sel, menentukan sintesis enzim dan protein lain. protein mengatalasi dan mengatur reaksi metabolic, menyediakan bahan mentah untuk struktur sel, memungkinkan pergerakan sel, berinteraksi dengan lingkungan dan sel lain. dan mengendalikan pertumbuhan dan pembelahan sel.
  • Gen adalah unit informasi di dalam DNA, setiap gen menentukan rangkaian asam amino suatu protein tertentu. Membawa gen yang mengandung informasi yang menentukan jenis protein yang harus disintesis, kapan dalam tipe sel yang mana dan seberapa banyak jumlah protein yang harus disintesis. Ribuan hingga jutaan gen yang berlainan diperlukan untuk membuat semua protein yang penting dalam sebuah sel.
  • Sebagai autokalatis atau kemampuan untuk menggandakan diri
  • Sebagai heterokatalis atau kemampuan untuk mensintesis senyawa lain
  • Membentuk RNA untuk kelangsungan proses genetic di dalam tubuh makhluk hidup

Sumber:

DNA (Deoxyribonucleic acid) adalah polimer asam nukleat yang tersusun secara sistematis dan merupakan pembawa informasi genetik yang diturunkan kepada keturunannya. Informasi genetik disusun dalam bentuk kodon yang berupa tiga pasang basa nukelotida.

DNA menyimpan semua informasi tentang genetika. DNA inilah yang menentukan jenis rambut, warna kulit dan sifat-sifat khusus dari manusia. DNA ini akan menjadi cetak bitu ( blue print) ciri khas manusia yang dapat diturunkan kepada generasi selanjutnya. Sehingga dalam tubuh seorang anak komposisi DNA nya sama dengan tipe DNA yang diturunkan dari orang tuanya.

Secara Bahasa, Deoxyribo nucleic Acid (DNA) tersusun dari kata-kata “ deocyribosa ” yang berarti gula pentosa, “ nucleic” yang lebih dikenal dengan nukleat berasal dari kata “nucleus” yang berarti inti serta “ acid” yang berarti zat asam.

Secara terminologi DNA merupakan persenyawaan kimia yang paling penting, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari makhluk dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya. DNA adalah bahan kimia utama yang berfungsi sebagai penyusun gen yang menjadi unit penurunan sifat ( Hereditas ) dari induk kepada keturunannya.

Unit terkecil pembawa setiap informasi genetik disebut dengan gen, yang besarnya sangat berfariasi tergantung dari jenis informasi yang dibawa untuk mengkode suatu protein.

Dengan demikian maka dapat diambil pengertian bahwa DNA adalah susunan kimia makro molekuler yang terdiri dari tiga macam molekul, yaitu: gula pentosa, asam pospat, dan basa nitrogen, yang sebagian besar terdapat dalam nukleas hidup yang akan mengatur program keturunan selanjutnya.

Keberadaan DNA sangatlah erat hubungannya dengan ilmu dibidang biologi yang sampai sekarang pengembangannya tetap dilakukan oleh para ahli. Seiring perkembangannya, saat ini tidak lagi terbatas untuk keperluan dibidang biologi semata, akan tetapi telah dimanfaatkan oleh keilmuan lain seperti perindustrian, farmasi, ilmu forensik dan bidang keilmuan lainnya.

Struktur dan komponen untai ganda DNA
Gambar Struktur dan komponen untai ganda DNA

Secara struktural, DNA merupakan polimer nukleotida, di mana setiap nukelotida tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa. Polimer tersebut membentuk struktur dua untai heliks ganda yang disatukan oleh ikatan hidrogen

antara basa-basa yang ada. Terdapat empat basa dalam DNA, yaitu adenin (A), sitosin ©, guanin (G), dan timin (T). Adenin akan membentuk dua ikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin akan membentuk tiga ikatan hidrogen dengan sitosin. Kombinasi jumlah dan susunan yang terbentuk antara ikatan-ikatan basa ini memungkinkan setiap indvidu memiliki cetak biru genetik yang spesifik dibandingkan organisme lain.

DNA pada makhluk hidup dapat ditemukan pada inti sel (nukleus), mitokondria, dan klorofil. Pada manusia, DNA ditemukan pada inti sel dan mitokondria. DNA pada nukleus berbentuk linear dan memiliki jumlah pasang basa sekitar tiga milyar, sedangkan DNA yang berada di mitokondria (mtDNA) berbentuk sirkuler dan memiliki jumlah pasang basa lebih sedikit yaitu sekitar 160.000. Namun, apabila terjadi mutasi pada DNA mitokondria, dapat terjadi kerusakan pada sistem yang peka terhadap kebutuhan energi seperti sistem saraf dan otot.

DNA inti dan DNA mitokondria pada manusia
Gambar DNA inti dan DNA mitokondria pada manusia

Tabel Perbedaan DNA inti dan DNA mitokondria

DNA inti DNA mitokondria
Ukuran genom 3 juta bp
Kopi per sel 2 (masing-masing satu dari tiap induk)
Struktur Linier, tersusun membentuk kromosom
Diturunkan dari Ayah dan ibu
Keunikan Unik untuk tiap individu (kecuali kembar identik)
Tingkat mutase Rendah

Struktur Genom nDNA
Gambar Struktur Genom nDNA

Fungsi DNA


Adapun fungsi DNA adalah:

  • Untuk mengidentifikasi gen

  • Untuk menentukan garis keturunan antara anak dengan ayahnya dan untuk menyampaikan informasi dari generasi ke generasi berikutnya

  • Untuk mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu

  • Sebagai zarah tersendiri dalam kromosom

Dengan demikian pemeriksaan DNA seluruh informasi genetik dan sifat-sifat lahiriyah individu akan diketahui. DNA setiap individu pasti berbeda, kecuali untuk orang yang kembar identik. DNA diwariskan orang tua kepada keturunannya setengah dari seluruh DNA itu dari ayah dan setengah lainnya dari ibu. Sumber DNA adalah sel apa saja antara lain:

  • Sperma

  • Jaringan tulang

  • Darah, bisa diambil dari ayah, ibu atau anak.

  • Rambut atau bulu yang memiliki akar.

Dari keempat macam tersebut yang sering digunakan adalah darah, dimana darah tersebut identik lebih mudah untuk menemukan garis keturunan antara anak dengan orang tuanya tersebut identik lebih mudah untuk menemukan garis keturunan antara anak dengan orang tuanya tersebut.

Struktur Kimia DNA

DNA merupakan senyawa organik yang memiliki berat molekul (BM) paling besar dari semua senyawa organik (kurang lebih berjumlah 1 juta) yang ditemukan dalam kromatin inti sel (kloroplas).17 Dalam keadaan natural DNA terletak berpasangan yang mana kedua utas yang berpasangan itu memiliki ikatan hydrogen lewat basanya dan perpasangan kedua utas tersebut bersifat tetap, di mana A ( adenin) berpasangan dengan T ( timin ) sedangkan G ( guanin ) berpasangan dengan C ( citosin ). Urutan basa pada molekul DNA ini yang menentukan informasi genetika yang ada di dalamnya, jadi urutan ini menentukan hampir segala sesuatu, dari warna rambut, kulit, bentuk hidung, hingg sifat-sifat.

Asam nukleat tersusun atas nukleotida , yang bila terurai dari gula, pospat dan basa yang mengandung nitrogen. Karena banyaknya nukleotida yang menyusun molekul DNA, maka molekul DNA merupakan suatu polinukleotida. Molekul yang menyusun DNA itu terdiri dari:

  • Gula pentose, molekul gula yang menyusun DNA adalah sebuah pentose yaitu deoksiribosa
  • Asam prospat
  • Basa nitrogen

image

Basa Nitrogen yang menyusun molekul DNA terdiri atas dua tipe yang dibedakan menjadi:

Piramidin, basa ini dibedakan lagi menjadi dua yaitu sitosin yang dilambangkan dengan (S) dan timin yang di lambangkan dengan (T).

Purin, basa ini juga dibedakan menjadi dua yaitu terdiri dari adenin dilambangkan dengan (A) dan guanine yang dilambangkan dengan (G).

Dari hasil penelitian yang dikemukakan oleh Watson dan Crick pada tahun 1953 menyimpulkan bahwa bentuk molekul DNA secara kebanyakan adalah double berbentuk spiral. Deretan gula deoksiribosa dan pospat menyusun pita spiral dan merupakan tulang punggung dari molekul DNA. Berdasarkan model DNA yang dikemukakan oleh Watson dan Crick, maka satu spiral penuh atau perputaran 360° mengandung 10 basa yang mana jarak antara satu basa dengan basa lainnya adalah 3,4A seta lebar molekul DNA sepanjang double helix adalah tetap.

Untuk semua DNA sel yang ada pada makhluk hidup, keberadaan antara pospat dan gula adalah sama, namun hanya jumlah basa yang membedakan. Keberadaan DNA berfungsi sebagai pengatur kehidupan sel dalam tubuh melalui dua proses yaitu replikasi yang berarti penggandaan dan transkripsi yang berarti mencetak. Replikasi adalah untuk perbiakan dan pembelahan sementara transkripsi berguna untuk mensintesa protein

Referensi :

  • Suryo, Genetika Strata I, cet. Ke-9 (Yogyakarta: Gajah Mada University Press, 2001)
  • Arum Gayatri, kamus kedokteran, (Jakarta: Arcan, 1990)
  • Aisjah Girindra, Biokimia I, (Jakarta: Gramedia Pustaka, 1993)
  • Ursula Goodenough, Genetics , Third Edition , alih bahasa Soenarto Adisoemarto, (Jakarta: Erlangga, 1988).
  • Wildan Yatim, Kamus Biologi, (Jakarta: Yayasan Obor Indonesia, 2013).

DNA


Deoxyribonucleic Acid (DNA) atau Asam Deoxyribonukleat (ADN) adalah materi genetik dari sebagian besar organisme yang menyimpan informasi. Sebagai contoh, pada DNA manusia menyimpan informasi tentang warna kulit, warna dan bentuk rambut, pupil mata, bentuk hidung, wajah, dan telinga (Brookers, 1999).

Sejarah DNA


Pada tahun 1869, seorang ilmuan muda bernama Frederick Miescer yang sedang meneliti inti sel darah putih menemukan endapan berwarna abu-abu yang diperoleh dari penambahan asam basa ke inti sel dan diberi nama “nuklein”. Delapan puluh tahun kemudian zat tersebut diidentifikasi sebagai sebuah materi genetik dan sekarang dikenal dengan nama Deoxyribonucleic Acid (DNA) (Brookers, 1999).

Pada tahun 1953, dua orang asal Amerika Serikat dan Inggris, James Wetson dan Francis Crick menemukan DNA. Temuan mereka di publikasikan pada suatu karya ilmiah yang berjudul “ Molecular Structural of Nucleic Acids; A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid" yang diterbitkan pada majalah Nature pada tahun yang sama. Sejak saat itu, penelitian tentang DNA terus dikembangkan dan dijadikan fokus penelitian baru bagi para ilmuan. Hingga saat ini sudah banyak perkembangan dan kontribusi pada ilmu pengetahuan, terutama kimia dan biologi (Syatra, 2011).

Letak DNA


Pada tahun 1655, Robert Hooke menemukan adanya ruang-ruang kecil dalam sepotong gabus yang di sebut cella atau sel. Pada tahun 1831, seorang ilmuan bernama Brown mengamati sel pada tumbuhan dan mengenalkan nucleus atau inti sel yang berfungsi sebagai pusat aktifitas sel. Pada tahun 1869, Frederick Miescher menemukan adanya bahan aktif di inti sel yang disebut nuklein.

Pada awal abad ke-19, ditemukan adanya struktur seperti benang yang terikat pada saat sel membelah dibagian inti sel yang disebut kromosom. Dalam kromosom ini, gen tersusun secara linier yang terdiri dari urutan basa nitrogen dan mengkode urutan asam amino pada suatu protein yang dihasilkan di dalam sel (Syatra, 2011).

Struktur DNA

Bentuk molekul DNA sangat unik yaitu dua untai yang berpilin menyerupai tangga spiral atau dikenal dengan Heliks Ganda atau Double Helix dan berputar ke kanan sesuai dengan arah jarum jam. DNA dari satu sel tubuh manusia mengandung kira-kira 3.000 juta basa nitrogen dan apabila DNA dari semua sel tubuh manusia direntangkan dari ujung ke ujung, panjangnya sama dengan jarak bumi ke bulan bolak-balik atau lebih dari 700.000 kilometer (Brookers, 2005).

Meskipun sangat panjang, sebenarnya DNA merupakan molekul yang sederhana, hanya terdiri dari 4 macam nukleotida yang ditandai oleh huruf A untuk Adenin, G untuk Guanin, C untuk Sitosin, dan T untuk Timin. Dalam struktur DNA, rantai DNA tersusun secara bervariasi oleh ke-4 macam basa nitrogen tersebut. Selain itu, ke-4 macam basa ini selalu berpasangan, yaitu A-T dan C-G sehingga jumlah A selalu sama dengan jumlah T dan jumlah G selalu sama dengan jumlah C. Maka, ketika terdapat suatu sekuens DNA maka dapat diketahui pasangan sekuen DNA tersebut berdasarkan jenis basa nukleotida-nya (Brookers, 2005).

Rekombinan DNA


Keuntungan teknologi rekayasa genetik sangat besar dan membawa harapan yang besar pula bagi masyarakat. Sebagai contoh hasil aplikasi industri dan tanaman hasil rekombinan DNA yang saat ini banyak dikembangkan. DNA Rekombinan adalah DNA yang mengandung beberapa gen yang digabungkan dari dua sumber gen yang berbeda atau lebih dengan cara rekayasa genetika (Brookers, 2005).

Mengingat panjangnya rantai DNA maka tidak mungkin penggabungan gen tersebut dilakukan begitu saja. Selain itu, teknologi rekayasa genetika ini diharapkan dapat memberi keuntungan sehingga sumber gen yang digabungkan adalah sekuens tertentu. Untuk itu, dilakukan pemotongan pada rantai DNA dengan menggunakan enzim. Enzim yang digunakan untuk memotong rantai DNA dikenal dengan nama enzim retriksi yang memiliki kemampuan untuk memutuskan ikatan-ikatan hanya pada sekuens DNA tertentu. Terdapat tiga tipe ratai retriksi yaitu enzim retriksi tipe I, enzim retriksi tipe II, dan enzim retriksi tipe III. Enzim retriksi tipe I dan III memiliki sifat memotong DNA secara acak sehingga tidak berguna bagi teknologi DNA rekombinan. Sedangkan enzim retriksi tipe II memiliki sifat mengenali dan memotong rantai DNA pada tempat yang spesifik yaitu bagian segmen DNA yang mempunyai urutan basa nitrogen yang bersifat palindrome (Elrod dan William, 2007).

Selain dimanfaatkan oleh para peneliti untuk perkembangan ilmu pengetahuan dan pemanfaatannya untuk peningkatan kualitas hidup, secara alami DNA dengan pola palindrom juga digunakan oleh sel untuk perbaikan dalam metabolisme sel. Namun, pola palindrom yang terlalu sering atau terlalu panjang mengakibatkan timbulnya kelainan atau bahkan mutasi. Pola palindrom yang terlalu panjang dapat mengakibatkan perubahan bentuk double helix DNA, kromosom berhenti melakukan replikasi, kromosom rapuh, dan gangguan neurologis (Reid dan Thuler, 2009).

3 Likes

DNA (Deoxyribonuleic Acid)


Deoxyribonucleic acid (DNA) adalah suatu materi yang terdapat pada tubuh manusia dan semua makhluk hidup yang diwarisi secara turun menurun. Semua sel pada tubuh memiliki DNA yang sama dan sebagian besar terdapat pada nukleus. DNA juga dapat ditemukan pada mitokondria

(Campbell et al., 2004). Struktur dari DNA terdiri dari gugus fosfat, gula deoksiribosa dan basa nitrogen. Informasi yang dibawa oleh DNA bergantung pada urutan basa nitrogen yang terdiri dari :

  • Adenin (A),
  • Timin (T),
  • Guanin (G)
  • Sitosin ©.

Basa pada DNA selalu berpasangan yaitu A-T dan G-C (Stansfield et al., 2002; Lewis, 2003). Masing-masing pasangan basa melekat pada molekul gula (deoksiribosa) dan fosfat membentuk unit nukleotida. Nukleotida tersusun berpasangan pada baris panjang yang berbentuk spiral yang sering disebut double helix (Suryo, 2011).DNA dapat bereplikasi dan memperbanyak jumlahnya ketika akan terjadi pembelahan sel sehingga tiap sel baru akan memiliki DNA yang sama seperti sel yang lama.

Proses replikasi DNA dimulai ketika untaian DNA dibuka dan dipisahkan oleh enzim helikase sehingga terjadi pemisahan antara untaian satu dengan untaian lainya (Stanfield et al., 2002). Selanjutnya, tiap untaian DNA yang terpisah tersebut menjadi dasar cetakan (template) pasangan basa baru yang prosesnya dibantu oleh enzim DNA polymerase. Enzim ini akan memasangkan basa-basa yang sesuai dengan templatnya (Yuwono, 2005). Fungsi DNA adalah untuk bereplikasi dan mensintesis protein. Replikasi diperlukan untuk memberikan informasi yang sama pada tiap sel baru ketika terjadi pembelahan. Dalam proses sintesis protein, DNA menyediakan informasi genetik yang diperlukan oleh sel untuk dapat berfungsi secara fungsional dan struktural. Informasi dari DNA diturunkan dari generasi ke generasi dan merupakan kombinasi dariayah dan ibu (Butler, 2005).

Sejarah Identifikasi DNA

Sejarah identiikasi DNA dimulai setelah Wyman dan White meneliti fenomena polimorfisme DNA melalui pemotongan DNA menggunakan enzim restriksi, yang kemudian disebut Restriction Fragment Length Polymorphisms (RFLPs). Lima tahun kemudian, Alex Jeffreys mengemukakan hasil penelitiannya tentang minisatelit pada rangkaian DNA manusia. Jeffreys dan rekan-rekannya sedang menganalisis gen mioglobin ketika meilhat fenomena suatu daerah sepanjang 33 bp yang terdiri atas urutan DNA berulang ( tandem repeat ). Daerah ini kemudian disebut minisatelit. Penelitian lebih lanjut ternyata menunjukkan adanya variasi jumlah pengulangan pada minisatelit lain dan unik untuk setiap individu. Selanjutnya, banyak penemuan lain yang menjadi pmilestone identifikasi DNA seperti Variable Number of Tandem Repeats (VNTR), teknologi Polymerase Chain Reaction (PCR), dll.

Dalam bidang forensik, DNA fingerprinting pertama kali diaplikasikan pada tahun 1987 untuk menganalisis sampel cairan semen dari dua buah kasus pembunuhan. Kasus pertama terjadi tahun 1983 dan kasus kedua terjadi tahun 1986. Masing-masing korban dari kasus tersebut adalah seorang gadis yang ditemukan terbunuh setelah sebelumnya diperkosa. Kasus ini kemudian menjadi spektakular karena pemeriksaan DNA yang dilakukan mengeksklusi tersangka, Richard Buckladn, dan membawa nama baru ke dalam kasus, Colin Pitchfork, yang selanjutnya menjadi terdakwa. Sejak saat itu, pemanfaatan DNA pada bidang forensik menjadi sangat banyak, mengalahkan berbagai metode serologis identifiasi materi biologis sebelumnya, seperti pemeriksaan serologis.

2 Likes

DNA atau Asam deoksiribonukleat, merupakan asam nukleat yang membentuk rantai panjang yang berisi informasi genetik semua organisme seluler. DNA manusia terdiri dari sekitar 32.000 gen yang terdiri dari kombinasi empat basa yang berbeda, adenin, timin, guanin, dan sitosin, yang kombinasi dan jaraknya berfungsi sebagai templat untuk menciptakan berbagai protein yang menyusun tubuh. Hal ini diwarisi dari masing-masing induk dalam bentuk untai panjang yang terjalin dengan untai DNA dari induk lainnya untuk membentuk heliks ganda.

Sumber
  • The Cambridge Dictionary of Psychology (2009)