Asam
deoksiribonukleat, lebih
dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic
acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis
besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru
bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara
perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).
Karakteristik kimia
Struktur
untai komplementer DNA menunjukkan pasangan basa (adenina dengan timina dan
guanina dengan sitosina) yang membentuk DNA beruntai ganda.
Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga
komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.
Rantai DNA
memiliki lebar 22-24 Ã…, sementara panjang satu unit
nukleotida 3,3 Ã…[2]. Walaupun unit monomer ini
sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti
rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta
nukleotida[3].
Rangka utama
untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada
DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu
2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada
cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan
utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri
atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda,
orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi
nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel.
Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa
nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai
pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang
terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine),
guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina,
sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA.[4]
Fungsi biologis
Replikasi
Pada
replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA
yang digandakan.
Replikasi merupakan proses pelipatgandaan
DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai
dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses
replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat"
dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu
rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk.
Ada beberapa
teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi.
Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA
baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan
rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan
rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya
tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai
pasangannya.
Proses
replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan
nama DNA
polimerase, yang
merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan
pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA.
Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat
mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan
rantai DNA.
Setelah
cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk
dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal
tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan
pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA
ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase
bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Proses
replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis
rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan
pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah
kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
Penggunaan DNA dalam teknologi
DNA dalam forensik
Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak
dalam darah, sperma, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk
mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA
profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang
berulang seperti short
tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan. Pemrofilan DNA dikembangkan
pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk
mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris.
Banyak
yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan
sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini
telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak
diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama
dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal). Metode
ini adalah salah satu teknik paling tepercaya untuk mengidentifikasi seorang
pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA
yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari
banyak orang.
DNA dalam komputasi
DNA
memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan
sebagai sebuah cara komputasi.
Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari
urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh
riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari
nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk
masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan
algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk
dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.
Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset
DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA.
Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah
tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan
kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian
homologi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar