Materi DNA

Hallo, Selamat Datang di Pendidikanmu.com, sebuah web tentang seputar pendidikan secara lengkap dan akurat. Saat ini admin pendidikanmu mau berbincang-bincang berhubungan dengan materi DNA? Admin pendidikanmu akan berbincang-bincang secara detail materi ini, antara lain: pengertian menurut para ahli, fungsi, tujuan dan klasifikasi.

DNA

Pengertian DNA

DNA adalah asam nukleat yang menyimpan semua informasi biologis yang unik untuk setiap makhluk hidup dan beberapa virus.

DNA adalah kependekan dari asam deoksiribonukleat atau disebut asam deoksiribonukleat Indonesia. DNA berasal dari tiga kata utama, deoksiribo dan asam nukleat (asam nukleat). Arti kata deoxyribo (Wikipedia) adalah gula yang kehilangan atom oksigennya, sedangkan arti dari kata nucleic acid (Wikipedia) adalah molekul yang mengandung informasi genetik.

Struktur kimia DNA adalah dalam bentuk makromolekul kompleks yang terdiri dari tiga jenis molekul, yaitu gula pentosa (deoksiribosa), asam fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen DNA terdiri dari purin, yaitu adenin dan guanin, dan kelompok pirimidin, timin dan sitosin.

Tugas utama molekul DNA adalah penyimpanan informasi jangka panjang. DNA sering dibandingkan dengan serangkaian cetak biru, resep, atau kode karena mengandung instruksi yang diperlukan untuk membangun komponen sel lain seperti protein dan molekul RNA. Segmen DNA yang membawa informasi genetik disebut gen, tetapi juga sekuens DNA lain yang memiliki tujuan struktural atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi genetik.

DNA dapat mereplikasi dengan membuat salinannya sendiri. Setiap untai DNA mengandung urutan basa tertentu. Setiap basa juga dihubungkan oleh molekul gula dan fosfat. Ketika alas membentuk anak tangga (horisontal), molekul gula dan fosfat membentuk bagian vertikal tangga.


Penemu Struktur DNA

James Watson, Francis Crick dan Maurice Wilkins menemukan struktur DNA untuk pertama kalinya. James Watson adalah warga negara Amerika yang lahir pada tahun 1928 dan menerima gelar doktor dalam bidang ilmu hewan dari Universitas Indiana pada usia 18 tahun. Sementara Francis Crick adalah warga negara Inggris yang lahir pada tahun 1916 yang sangat tertarik pada fisika, kimia, dan matematika. James Watson dan Francis Crick mulai berkolaborasi dalam penentuan struktur DNA pada tahun 1949 di Laboratorium Cavendish di Cambridge. Maurice Wilkins adalah ilmuwan Selandia Baru yang memiliki gelar PhD dalam fisika. Dari 1950-1952, Wilkins bekerja dengan Raymond Gosling dan Rosalind Franklin dalam percobaan untuk menentukan struktur DNA menggunakan sinar-X. Berbekal hasil kolaborasi dengan Franklin, Wilkins mulai bekerja dengan Watson dan Crick untuk menentukan struktur DNA, yang sekarang dikenal sebagai heliks ganda atau heliks ganda. Ketiganya menerima Hadiah Nobel dalam bidang kedokteran pada tahun 1962 untuk pekerjaan mereka (struktur heliks ganda DNA) pada tahun 1953.


Sifat DNA

Sifat-sifat DNA meliputi:

  1. Bahan kromosom adalah pembawa informasi genetik melalui aktivitas pembelahan sel.
  2. Jumlah DNA konstan di setiap jenis dan spesies sel. Konstan dalam arti angka yang tetap dan tidak berubah. Sebagai contoh, jumlah DNA pada kucing berbeda dari jumlah DNA pada anjing. Jumlah DNA pada manusia dan primata juga berbeda jumlahnya.
  3. Kandungan DNA dalam sel tergantung pada ploidi (genom) sel atau jumlah kromosom dalam sel.
  4. Ini adalah 20 Å (Armstrong) dan ribuan Å (1 Å = 10 ^ -10 meter).
  5. Dapat melakukan replikasi, yaitu, membentuk turunan atau mengalikan. Replikasi DNA (DNA anak-anak) memiliki urutan basa yang identik dengan heliks ganda orangtua (DNA induk).
  6. Dalam sel organisme (bakteri) prokariotik, DNA adalah rantai tunggal. Dalam sel eukariotik, DNA dalam bentuk heliks ganda (rantai).
  7. DNA didenaturasi (dibuka) pada suhu di dekat titik didih atau pada pH ekstrim (kurang dari 3 atau lebih dari 10). Ketika lingkungan dipulihkan, DNA dapat membentuk heliks ganda yang disebut renaturasi.

Fungsi DNA

Berikut ini terdapat beberapa fungsi DNA, antara lain:


1. Fungsi DNA sebagai bahan yang diwarisi dari sel

DNA atau asam deoksiribonukleat adalah bahan yang dapat diwariskan di semua sel. DNA bereplikasi tepat untuk setiap generasi sel (mereproduksi sendiri).

Ketika sel membelah, salinan identik dengan DNA orangtua didistribusikan ke setiap sel anak. DNA dengan demikian memberikan instruksi untuk semua generasi masa depan sel tunggal dan seluruh organisme multiseluler.


2. Fungsi DNA dalam mengendalikan aktivitas sel

DNA dalam mengendalikan aktivitas sel dilakukan dengan menentukan sintesis enzim dan protein lainnya.
Seperti yang Anda ketahui, protein adalah kelas molekul dengan berbagai fungsi sel esensial terbesar. Protein bertindak sebagai katalis dan mengatur reaksi metabolik, menyediakan bahan baku untuk struktur sel, memungkinkan pergerakan, berinteraksi dengan lingkungan dan sel-sel lainnya dan mengontrol pertumbuhan sel dan pembelahan sel.


3. Fungsi DNA sebagai kumpulan unit informasi

Gen yang merupakan fragmen DNA fungsional menentukan urutan asam amino suatu protein. Banyak gen baik, ribuan hingga jutaan gen berbeda, dibutuhkan untuk menghasilkan semua protein penting dalam sel.


Struktur DNA

Secara umum, fitur struktural DNA adalah double helix; terdiri dari basa nitrogen adenin, guanin, timin, dan sitosin; dan merupakan polimer monomer nukleotida (nitrogen berbasis fosfat-gula-deoksiribosa).

Struktur DNA adalah heliks ganda yang terdiri dari dua untai polinukleotida yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah. Ikatan hidrogen terbentuk antara dua basa nitrogen, purin dan pirimidin, yang berpasangan satu sama lain. Adenin (basa purin) dipasangkan dengan timin (basa pirimidin) dihubungkan oleh ikatan rangkap, sedangkan guanin (basa purin) dipasangkan dengan sitosin (basa pirimidin) dihubungkan oleh ikatan rangkap tiga. Nah, berikut adalah struktur molekul adenin dan guanin, serta timin dan sitosin.

DNA

Basa nitrogen terkait dengan gula deoksiribosa dalam rantai belakang DNA. Gula deoksiribosa adalah modifikasi dari gula ribosa, gula dengan 5 atom karbon, di mana atom karbon nomor 2 kehilangan atom oksigennya. Karenanya gula disebut deoksioksi, yang berarti kehilangan oksigen. Berikut ini adalah struktur gula deoksiribosa yang ditemukan dalam struktur molekul DNA:

Struktur-DNA

Dalam rantai tulang punggung DNA, gula deoksiribosa kemudian terikat pada gugus fosfat tepat pada atom karbon nomor 5 dari gula deoksiribosa, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Struktur-DNA-2

Tiga komponen, yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus fosfat, membentuk molekul, yang kemudian disebut nukleotida. Selain nukleotida, kita juga tahu istilah nukleosida, di mana perbedaan antara nukleosida dan nukleotida ada dengan ada atau tidak adanya gugus fosfat. Ketika gugus fosfat dihilangkan, orang berbicara tentang nukleosida. Jadi nukleotida adalah kombinasi nukleosida plus gugus fosfat. Kombinasi nukleotida yang berbeda membentuk polimer yang disebut polinukleotida. Berikut ini adalah struktur nukleotida dan polinukleotida dalam struktur DNA:

Struktur-DNA-3

Polimer dibentuk oleh ikatan yang terjadi antara gugus fosfat dalam satu nukleotida dan gula deoksiribosa dalam nukleotida berikutnya. Pengikatan terjadi tepat antara gugus fosfat dengan nomor atom karbon 3 dalam gula deoksiribosa. Ikatan ini disebut ikatan fosfodiester.

Struktur-DNA-4

Polinukleotida yang terbentuk memiliki arah yang sebenarnya dikenal sebagai polaritas, dari 5 ke 3 atau dari atas ke bawah. 5 dan 3 sebenarnya adalah nomor untuk penomoran atom karbon dalam gula deoksiribosa.


Struktur Heliks DNA

Dua polnukleotida dalam arah yang berbeda kemudian terhubung dan dihubungkan oleh ikatan hidrogen (yang lemah) antara dua basa nitrogen, basa purin membentuk struktur heliks ganda dengan basa pirimidin, yang disebut sebagai struktur heliks DNA. Nah, inilah gambar struktur DNA heliks ganda atau heliks ganda:

Struktur-Heliks-DNA


Replikasi DNA

Proses replikasi DNA adalah masalah yang kompleks dan melibatkan serangkaian protein dan enzim yang bersama-sama mengumpulkan nukleotida dalam urutan tertentu. Menanggapi petunjuk molekuler yang diperoleh selama pembelahan sel, molekul-molekul ini mereplikasi DNA dan mensintesis dua untai baru menggunakan untai yang ada sebagai templat atau “bentuk”. Masing-masing menghasilkan dua molekul DNA yang identik, yang terdiri dari untai baru dan satu dari DNA lama. Karena itu, proses replikasi DNA disebut semi-konservatif.
Urutan peristiwa yang terjadi selama replikasi DNA prokariotik telah dijelaskan di bawah ini.


1. Inisiasi

Inisiasi

Replikasi DNA dimulai pada lokasi tertentu yang disebut asal replikasi, yang memiliki urutan spesifik yang dapat dikenali oleh protein yang disebut inisiator DnaA. Mereka mengikat molekul DNA di tempat asalnya dan dengan demikian larut untuk pembangunan protein dan enzim lain yang penting untuk replikasi DNA. Enzim yang disebut helicase direkrut ke situs untuk melepas lelah (mis. Membongkar) heliks dalam alur tunggal.

Helicase melepaskan ikatan hidrogen yang bergantung pada energi antara pasangan basa. Titik atau wilayah DNA ini sekarang disebut garpu replikasi (garpu atau cabang replikasi adalah struktur yang terbentuk ketika DNA direplikasi). Setelah helix dibuka, protein yang disebut untai tunggal mengikat protein (SSB) yang mengikat ke area terbuka dan mencegahnya menempel kembali. Dengan demikian proses replikasi dimulai dan garpu replikasi berlanjut dalam dua arah yang berlawanan di sepanjang molekul DNA.


2. Sintesis primer

Sintesis-primer

Dalam sintesis baru, untai komplementer DNA menggunakan untai yang ada sebagai templat, yang dibawa oleh enzim yang dikenal sebagai DNA polimerase. Selain replikasi, mereka juga memainkan peran penting dalam perbaikan dan rekombinasi DNA.

Namun, DNA polimerase tidak dapat memulai sintesis DNA secara independen dan membutuhkan 3 gugus hidroksil tersembunyi untuk mulai menambahkan nukleotida komplementer. Ini disediakan oleh enzim yang disebut DNA primase, yang merupakan jenis RNA polimerase yang bergantung pada DNA. Ini mensintesis bagian pendek RNA ke untai DNA yang ada. Segmen pendek ini disebut primer dan terdiri dari 9-12 nukleotida. Ini memberikan platform DNA polimerase yang dibutuhkan untuk menyalin untai DNA. Setelah primer terbentuk pada dua untai, DNA polimerase dapat memperluas primer ini menjadi untai DNA baru.

Membuka ritsleting DNA dapat menyebabkan belitan super (formasi seperti spiral yang mengganggu) di area garpu berikutnya. Kumparan super DNA ini dibuka oleh enzim khusus yang disebut topoisomerase, yang berikatan dengan bagian DNA di depan garpu replikasi. Ini menciptakan potongan untai DNA untuk menghilangkan supercoil.


3. Sintesis leading strand

Sintesis-leading-strand

DNA polimerase hanya dapat menambahkan nukleotida baru di ujung 3-ujung untai yang ada dan karenanya hanya dapat mensintesis DNA dalam arah 5 ‘→ 3-Arah. Namun, untaian DNA berjalan dalam arah yang berlawanan, dan oleh karena itu sintesis DNA dalam satu untai dapat dilakukan terus menerus. Ini dikenal sebagai untai timah.

Di sini, DNA polimerase III (DNA pol III) mengenali ujung 3′-OH dari RNA primer dan menambahkan nukleotida komplementer baru. Ketika garpu replikasi berlangsung, nukleotida baru terus ditambahkan, menghasilkan untaian baru.


4. Sintesis lagging Strand (untai tertinggal)

DNA pada untai berlawanan terganggu dengan menghasilkan serangkaian fragmen kecil DNA baru dalam arah 5 “→ 3”. Fragmen-fragmen ini disebut fragmen Okazaki, yang kemudian bergabung membentuk rantai nukleotida yang berkelanjutan. Untaian ini dikenal sebagai untaian tertinggal karena proses sintesis DNA pada untaian ini berada pada tingkat yang lebih rendah.

Sintesis-leading-strand

Di sini Primase menambahkan primer pada beberapa titik di sepanjang untai terbuka. DNA Pol III memperluas primer dengan menambahkan nukleotida baru dan jatuh ketika bertemu dengan fragmen yang terbentuk sebelumnya. Oleh karena itu perlu untuk melepaskan untai DNA dan kemudian bergerak lebih jauh untuk memulai ekspansi primer RNA lainnya. Penjepit geser menahan DNA di tempatnya saat bergerak melalui proses replikasi.


5. Penghapusan primer

Meskipun untai DNA baru disintesis, RNA primer yang ada pada untai yang baru dibentuk harus diganti oleh DNA. Aktivitas ini dilakukan oleh enzim DNA polimerase I (DNA pol I). Secara khusus menghilangkan primer RNA melalui aktivitas 5 → 3 eksonuklearnya dan menggantikannya dengan deoksiribonukleotida baru dengan aktivitas 5 → 3 DNA polimerase.

Penghapusan-primer


6. Ligasi

Setelah penghapusan primer selesai, untaian lagging masih berisi celah antara fragmen Okazaki yang berdekatan. Enzim ligase mengidentifikasi dan menutup celah dengan membuat ikatan fosfodiester antara 5′-fosfat dan 3 kelompok fragmen hidroksil yang berdekatan.

Ligasi


7. Pengakhiran

Replikasi ini berhenti di situs terminasi khusus, yang terdiri dari urutan nukleotida yang unik. Urutan ini diidentifikasi oleh protein khusus yang disebut TUS yang berikatan dengan situs dan dengan demikian secara fisik memblokir jalur helicase. Ketika helicase menemukan protein Tus, itu bertepatan dengan untai tunggal dari protein pengikat terdekat.

Pengakhiran


Demikian Pembahasan Tentang DNA: Pengertian, Penemu, Sifat, Fungsi, Struktur dan Replikasi dari Pendidikanmu
Semoga Bermanfaat Bagi Para Pembaca :)

Baca Artikel Lainnya:

/* */