Deoxyribonucleic Acid (DNA)

Table of Contents

 Apakah Anda tahu apa Deoxyribonucleic Acid (DNA)? Bagaimana hubungan antara kromosom, kromatin, nukleosom, DNA dan Gen yang ada di dalam setiap sel yang memiliki inti sel? Kita mulai dengan pembahasan tentang DNA. DNA adalah salah satu dari asam nukleat, selain RNA. Manusia normal memiliki 46 kromosom atau 23 pasang kromosom, terdiri dari 22 pasang autosom yaitu kromosom yang terdapat pada sel tubuh, yang jumlahnya sama baik pada laki-laki maupun perempuan sama, dan 1 pasang sex kromosom yaitu kromosom yang terdapat pada gamet. Kromosom XY pada gamet jantan (sperma), kromosom XX pada gamet betina (sel telur).

Marilah kita coba fahami hubungan antara kromosom, kromatin, nukleosom, DNA dan gen pada sel tubuh kita. Manusia dan hewan memiliki kromosom, kromatin, nukleosom, DNA dan gen yang tatanannya mirip. Bahkan bayi dan mencit keduanya memiliki belang putih di dahinya, yang berarti keduanya memiliki gen Kit yang samasama mengalami mutasi. Gen tersebut berperan dalam pemeliharaan pigmen (Gambar 3.1)

Gambar 3.1. Manusia dan Mencit Memiliki Kromosom, Kromatin, Nukleosom, DNA dan Gen yang Tatanannya Mirip. (Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts 2008)

Kromosom dijumpai di dalam inti sel pada tubuh kita. Tahukah aAda bahwa DNA tubuh kita dapat diisolasi di laboratorium? DNA dapat diisolasi dari semua bagian tubuh kita seperti: darah (kecuali sel darah merah, karena tanpa inti sel), tulang, kerokan kulit, daging, bucal smear (kerokan selaput mukosa mulut di bagian dalam pipi) dan masih banyak lagi.

DNA hasil isolasi di laboratorium tampak seperti putih telur yang terkena panas ketika belum dikeringkan. Bila kita mampu mengurai, DNA tampak panjang seperti benang obras yang halus. Setiap sel yang kita miliki membawa lebih kurang 2 meter DNA. Dua meter DNA tersebut merupakan rangkaian dari gen.

DNA di dalam setiap sel yang kita miliki, dikemas sedemikian rupa dengan protein yang disebut protein protein histon. DNA yang dikemas dengan protein histon disebut nukleosom. Rangkaian nukleosom disebut kromatin, kemudian rangkaian kromatin dikenal dengan kromosom. Secara singkat, bila kita urutkan, unsur paling kecil adalah gen dan yang paling rumit adalah kromosom.Perhatikan gambar 3.2.

Gambar 3.2. Hubungan Gen, DNA, Nukleosom, Kromatin, kromosom.

Kromosom pada sel manusia sebagai wakil dari eukaryot terletak di dalam intisel. Int isel dibungkus oleh suatu membran. Selanjutnya, kromosom pada bakteri ada di dalam sitoplasma yang hanya merupakan komponen yang tampak lebih kental dibandingkan sitoplasma di sekitarnya. Anda dapat melihatnya pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3. DNA Kromosom Pada Sel Bakteri (Prokaryot) dan Sel Eukaryot (Coady 2010)

Selain DNA, pada sel manusia dapat pula dijumpai kromosom yaitu DNA yang berada pada kromosom dan berada di dalam inti sel.Selain itu, dapat dijumpai pula DNA mitokondria, yaitu DNA yang terdapat pada mitokondria (Gambar 3.4).

Gambar 3.4.DNA Mitokondria (Coady 2010)

Selain DNA kromosom adalah DNA mitokondria, yang terdapat pada mitokondria. DNA mitokondria disebut juga dengan DNA maternal, karena DNA mitokondria baik pada laki-laki ataupun perempuhan berasal dari ibunya. Menapa hal ini dapat terjadi? Hal ini terjadi karena setiap terjadi pembuahan, sel telur hanya akan menerima kepala dari sperma yang membawa inti sel dan berisi DNA kromosom, sedangkan badan sperma yang membawa mitokondria tertinggal di luar inti sel. Mitokondria yang membawa DNA mitokondria tersebut berasal dari ibu. Setelah terjadi fertilisasi, prosesnya berlanjut pada proses pertumbuhan dan perkembangan.

Pada bakteri, selain dijumpai DNA kromosom, terdapat pula DNA plasmid, yaitu DNA ekstra kromosom (di luar koromosom), berbentuk sirkuler dan fungsinya menyandi protein fungsional. (Gambar 3.5)

Gambar 3.5. DNA Plasmid Pada Bakteri (Coady 2010)

Bakteri dapat memiliki plasmid, dapat pula tidak. Apabila memiliki plasmid, jumlahnya satu atau lebih. Perlu Anda ketahui bahwa DNA plasmid dapat berpindah dari satu sel bakteri ke sel bakteri yang lain. Perpindahan ini dapat terjadi baik antar bakteri sejenis (misalnya dari Escherichia coli pindah ke Escherichia coli yang lain, atau perpindahan antar jenis, misalnya dari Escherichia coli pindah ke bakteri Salmonella typhi. Perpindahan plasmid tersebut diperantarai oleh pilli (fimbriae), yang disebut dengan istilah konjugasi.

Pengertian Asam Nukleat dan Fungsinya

Anda pasti sering dengar istilah DNA dan RNA, keduanya adalah asam nukleat, yang merupakan satu dari empat makromolekul penyusun kehidupan. Apa kepanjangan DNA dan RNA? DNA kepanjangannya adalah Deoksiribonucleic Acid/Asam Deoksiribonukleat dan RNA kepanjangannya Ribonucleic Acid/Asam Ribonukleat. DNA dan RNA dalam tubuh kita berfungsi untuk biosintesis protein dan sebagai pembawa sifat keturunan dari orang tua ke keturunannya.

Asam nukleat merupakan rangkaian dari mononukleotida. Apakah mononukleotida itu? Mononukleotida merupakan monomer dari asam nukleat. Mononukleotida tersusun dari 3 molekul (Gambar 3.6)

Gambar 3.6. Mononukleotida (gugus phosphat, gula 5 karbon, basa nitrogen) (Coady 2010)

Mononukleotida tersusun dari 3 komponen, yatu:

1. Basa nitrogen, terdiri dari 2 kelompok yaitu basa Purin dan Pirimidin. Basa Purin terdiri dari Adenin (A) dan Guanin (G). Basa Pirimidin terdiri dari: Timin (T), Uracil (U) dan Citosin (C) (Gambar 3.7)
2. Gula pentosa atau gula 5 karbon, karena ada 5 unsur C. Terdapat 2 jenis yaitu gula ribosa yang menyusun ribonukleotida (monomer RNA) dan gula 2-deoksiribosa yang menyusun deoxyribonucleotida (monomer DNA) (Gambar 3.8)
3. Gusus phospat (PO4 =)

Gambar 3.7. Basa Purin dan Pirimidin (Coady 2010)

Gambar 3.8. Gula Ribosa dan deoksiribosa (Coady 2010)

Mononukleotida satu dengan mononukleotida yang lain dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Ikatan phospodiester terbentuk antara gugus PO4 pada atom C5 (gula pentosa) dari nukleotida satu dengan gugus OH pada atom C3 (gula pentosa) dari nukleotida yang lain. Dua nukleotida yang dihubungkan dengan satu ikatan phospodiester disebut dengan istilah dinukleotida. Semakin banyak nukleotida tentu

dihubungkan oleh banyak ikatan phospodiester pula, disebut dengan istilah polinukleotida. Jadi polinukleotida adalah asam nukleat, yang terdiri dari DNA dan RNA. Dalam penulisan DNA maupun RNA ditulis dari 5’ (lima prime) PO4 ke ujung 3’ (prime) OH. Seperti Gambar 3.9 atau 3.10 B.

Gambar 3.9. Cara Penulisan Asam Nukleat

Anda dapat pula melihat Gambar 3.10, rangkaian nukleotida beserta ikatan phospodiesternya.

Gambar 3.10. A. Rangkaian dari 4 mononukleotida (basa nitrogen, gula pentosa dan gugus phospat), B. Representasi penulisan polinukleotida dengan ujung 5’ dan 3’ serta adanya ikatan phospodiester (Coady 2010)

Struktur DNA

Mononukleotida penyusun DNA terdiri dari satu basa nitrogen (Adenin, Guanin, Citosin, Timin), satu gula 2-deoksi-D-Ribosa, dan satu gugus posphat, bila dirangkai menjadi polinukleotida (DNA). Strukturnya double heliks atau double strand, strand satu dengan strand kedua bersifat komplementer atau berpasangan. Selain itu, kedua strand tersebut juga dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Apabila nukleotida pada strand pertama membawa basa Adenin, maka nukleotida tersebut akan berpasangan dengan nukleotida yang membawa basa Timin yang terdapat pada strand kedua. Kemudian antara kedua nukleotida tersebut akan terbentuk 2 ikatan hidrogen yang menghubungkan antara basa Adenin dengan Timin (Gambar 3.11.).

Gambar 3.11. Pasangan basa Adenin dengan Tymin yang dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen (Coady 2010)

Bila nukleotida strand pertama membawa basa Citosin, maka nukleotida tersebut akan berpasangan dengan nukleotida yang membawa basa Guanin yang terdapat pada strand kedua. Kemudian antara kedua nukleotida tersebut akan terbentuk 3 ikatan hidrogen yang menghubungkan antara basa Citosin dengan Guanin (Gambar 3.12.)

Kedua strand bersifat saling komplementer dan keduanya dihubungkan oleh ikatan hidrogen ternyata bentuknya mirip seperti jalan kereta api, namun tidak lurus dimana strand satu dan strand yang satunya hanya bersanding saja, tetapi kedua strand pada DNA terpilin kekiri (Gambar 3.13.)

Gambar 3.12. Pasangan basa Guanin dengan Cytosin yang dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen (Coady 2010)

Gambar 3.13. Representasi DNA double strand saling komplementer (Coady 2010)

Sumber :

Darmawati, S. 2017. Konsep Biologi Sel,Biologi Molekuler dan Penggolongan Sel. BPPSDMKes ; Jakarta

Baca juga : 

1. Siklus Sel, Pendalaman Biologi Molekuler
2. Konsep Biologi Sel,Biologi Molekuler Dan Penggolongan Sel
3. Perkembangan Biologi Molekuler
4. Isolasi DNA
5. Repair DNA Dan Repair Kromosom