DNA adalah singkatan dari deoxyribonucleic acid. Itu terdiri dari unit blok bangunan biologis yang disebut nukleotida.
DNA adalah molekul yang sangat penting bagi tidak hanya manusia, tetapi juga bagi sebagian besar organisme lain. DNA mengandung bahan keturunan dan gen kita – itulah yang membuat kita unik.
Tapi apa yang sebenarnya dilakukan DNA? Teruslah membaca untuk menemukan lebih banyak tentang struktur DNA, apa fungsinya, dan mengapa itu sangat penting.
DNA sangat penting bagi pertumbuhan, reproduksi, dan kesehatan kita. Ini berisi instruksi yang diperlukan sel Anda untuk menghasilkan protein yang memengaruhi banyak proses dan fungsi berbeda di tubuh Anda.
Karena DNA sangat penting, kerusakan atau mutasi kadang-kadang dapat berkontribusi pada perkembangan penyakit. Namun, penting juga untuk diingat bahwa mutasi dapat bermanfaat dan berkontribusi bagi keragaman kita juga.
Watson dan Crick menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda. Setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak. Bagaimana empat struktur ini (gambar 1) membentuk DNA? Dalam model yang sangat elegan, begitulah. Seperti yang Anda akan segera lihat, model memprediksi bagaimana urutan DNA dapat mengkode untuk protein, dan bagaimana molekul dapat direplikasi.
Aturan Chargaff
Penemuan penting lainnya tentang DNA dibuat pada pertengahan 1900-an oleh Erwin Chargaff. Ia belajar DNA dari banyak spesies yang berbeda. Dia sangat tertarik dalam empat basa nitrogen yang berbeda dari DNA: adenin (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T).
Chargaff menemukan bahwa konsentrasi empat basa berbeda dari satu spesies ke spesies lain. Namun, dalam setiap spesies, konsentrasi adenin selalu hampir sama dengan konsentrasi timin. Hal yang sama juga terjadi pada konsentrasi guanin dan sitosin. Pengamatan ini kemudian dikenal sebagai aturan Chargaff. Arti penting dari aturan tidak akan terungkap sampai struktur DNA ditemukan.
Basa Nitrogen dalam DNA. DNA semua spesies memiliki empat basa nitrogen yang sama.Untai Ganda DNA
Setelah DNA ditemukan sebagai bahan genetik, para ilmuwan ingin belajar lebih banyak tentang hal itu. James Watson dan Francis Crick biasanya diberikan pengehargaan telah menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda, seperti tangga spiral (lihat Gambar di bawah). Penemuan itu berdasarkan pada karya sebelumnya dari Rosalind Franklin dan ilmuwan lainnya, yang telah menggunakan sinar X untuk mempelajari lebih lanjut tentang struktur DNA. Franklin dan beberapa peneliti lainnya tidak selalu diberi kredit atas kontribusi mereka.
Bentuk heliks ganda DNA, bersama-sama dengan aturan Chargaff, menyebabkan pemahaman yang lebih baik dari DNA. DNA, sebagai asam nukleat, terbuat dari monomer nukleotida, dan DNA heliks ganda terdiri dari dua rantai polinukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari gula (deoksiribosa), gugus fosfat, dan nitrogen yang mengandung basa (A, C, G, atau T).
Para ilmuwan menyimpulkan bahwa ikatan (ikatan hidrogen) antara basa komplementer terus bersama dua rantai polinukleotida DNA. Adenin selalu berikatan dengan basa pelengkapnya, timin.
Sitosin selalu berikatan dengan basa pelengkapnya, guanin. Jika Anda melihat basa nitrogen pada Gambar di atas, Anda akan melihat mengapa. Adenin dan guanin memiliki struktur dua cincin.
Sitosin dan timin hanya memiliki satu cincin. Jika adenin adalah untuk mengikat dengan guanin dan sitosin dengan timin, jarak antara rantai DNA dua akan bervariasi.
Namun, ketika molekul satu-cincin mengikat dengan molekul dua cincin, jarak antara dua rantai dipertahankan konstan. Ini mempertahankan bentuk seragam double heliks DNA. Pasangan basa ini (AT atau GC) menempel ke tengah double heliks, membentuk, pada dasarnya, langkah-langkah dari tangga spiral.
Basa nitrogen dalam DNA. DNA dari semua spesies memiliki empat basa nitrogen yang sama.
Struktur DNA
Molekul DNA terdiri dari nukleotida. Setiap nukleotida mengandung tiga komponen berbeda – gula, gugus fosfat, dan basa nitrogen.
Gula dalam DNA disebut 2-deoksiribosa. Molekul gula ini bergantian dengan gugus fosfat, membentuk “tulang punggung” dari untai DNA.
Setiap gula dalam nukleotida memiliki basa nitrogen yang melekat padanya. Ada empat jenis basa nitrogen yang ditemukan dalam DNA. Mereka termasuk:
- adenine (A)
- sitosin (C)
- guanin (G)
- timin (T)
Replikasi DNA
Molekul DNA memiliki bentuk heliks ganda. Ini adalah bentuk dasar yang sama dengan tangga spiral. Apakah Anda melihat kemiripan? Bagian dari molekul DNA yang seperti tangga spiral? Replikasi DNA. Replikasi DNA merupakan proses semi-konservatif. Setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak.
Pengetahuan tentang struktur DNA membantu ilmuwan memahami bagaimana DNA bereplikasi. Replikasi DNA adalah proses di mana DNA disalin. Ini terjadi selama sintesis (S) fase siklus sel eukariotik. Replikasi DNA dimulai ketika enzim, DNA helikase, memecah ikatan antara basa komplementer dalam DNA (lihat Gambar di bawah). Ini memperlihatkan dasar dalam molekul sehingga mereka dapat “dibaca” oleh enzim lain, DNA polimerase, dan digunakan untuk membangun dua untai DNA baru dengan basa komplementer, juga oleh DNA polimerase. Dua molekul anak yang dihasilkan masing-masing berisi satu untai dari molekul induk dan satu untai baru yang melengkapi itu. Akibatnya, dua molekul anak keduanya identik dengan molekul induk. Replikasi DNA merupakan proses semi-konservatif karena setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak. Proses replikasi DNA sebenarnya jauh lebih kompleks daripada ringkasan sederhana ini.
Fungsi DNA
DNA membantu tubuh Anda tumbuh
DNA berisi instruksi yang diperlukan untuk suatu organisme – Anda, burung, atau tanaman misalnya – untuk tumbuh, berkembang, dan bereproduksi. Instruksi ini disimpan dalam urutan pasangan basa nukleotida.
Sel-sel Anda membaca kode ini tiga basis sekaligus untuk menghasilkan protein yang penting untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup. Urutan DNA yang menampung informasi untuk membuat protein disebut gen.
Setiap kelompok tiga basa berhubungan dengan asam amino spesifik, yang merupakan blok pembangun protein. Sebagai contoh, pasangan basa T-G-G menentukan asam amino triptofan sedangkan pasangan basa G-G-C menentukan asam amino glisin.
Beberapa kombinasi, seperti T-A-A, T-A-G, dan T-G-A, juga menunjukkan akhir dari urutan protein. Ini memberitahu sel untuk tidak menambahkan lagi asam amino ke protein.
Protein terdiri dari kombinasi asam amino yang berbeda. Ketika ditempatkan bersama dalam urutan yang benar, setiap protein memiliki struktur dan fungsi unik dalam tubuh Anda.
Bagaimana Anda mendapatkan dari kode DNA menjadi protein?
Sejauh ini, kami telah mempelajari bahwa DNA berisi kode yang memberikan informasi sel tentang cara membuat protein. Tetapi apa yang terjadi di antara keduanya? Sederhananya, ini terjadi melalui proses dua langkah:
Pertama, dua untai DNA terpisah. Kemudian, protein khusus dalam nukleus membaca pasangan basa pada untai DNA untuk membuat molekul perantara.
Proses ini disebut transkripsi dan molekul yang dibuat disebut messenger RNA (mRNA). mRNA adalah jenis lain dari asam nukleat dan tidak sesuai dengan namanya. Bergerak di luar nukleus, berfungsi sebagai pesan ke mesin seluler yang membangun protein.
Pada langkah kedua, komponen khusus sel membaca pesan mRNA tiga pasangan basa sekaligus dan bekerja untuk menyusun protein, asam amino dengan asam amino. Proses ini disebut translasi.
Letak DNA
Di mana DNA ditemukan? Jawaban untuk pertanyaan ini dapat bergantung pada jenis organisme yang Anda bicarakan. Ada dua jenis sel – eukariotik dan prokariotik.
Untuk orang-orang, ada DNA di setiap sel kita.
Sel eukariotik
Manusia dan banyak organisme lain memiliki sel eukariotik. Ini berarti bahwa sel-sel mereka memiliki inti yang terikat membran dan beberapa struktur lain yang terikat membran yang disebut organel.
Dalam sel eukariotik, DNA berada di dalam nukleus. Sejumlah kecil DNA juga ditemukan dalam organel yang disebut mitokondria, yang merupakan pembangkit tenaga sel.
Karena ada jumlah ruang terbatas di dalam nukleus, DNA harus dikemas dengan ketat. Ada beberapa tahapan pengemasan, namun produk akhirnya adalah struktur yang kita sebut kromosom.
Sel prokariotik
Organisme seperti bakteri adalah sel prokariotik. Sel-sel ini tidak memiliki inti atau organel. Dalam sel prokariotik, DNA ditemukan melilit erat di tengah sel.
Apa yang terjadi ketika sel Anda membelah?
Sel-sel tubuh Anda membelah sebagai bagian normal dari pertumbuhan dan perkembangan. Ketika ini terjadi, setiap sel baru harus memiliki salinan DNA lengkap.
Untuk mencapai ini, DNA Anda harus menjalani proses yang disebut replikasi. Ketika ini terjadi, kedua untai DNA terpecah. Kemudian, protein seluler khusus menggunakan setiap untai sebagai templat untuk membuat untai DNA baru.
Ketika replikasi selesai, ada dua molekul DNA untai ganda. Satu set akan masuk ke setiap sel baru ketika pembagian selesai.
Ringkasan
aturan Chargaff menyatakan bahwa jumlah A mirip dengan jumlah T, dan jumlah G mirip dengan jumlah C. Watson dan Crick menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda, yang terdiri dari dua rantai polinukleotida yang diselenggarakan bersama oleh ikatan antara basa komplementer. Replikasi DNA adalah semi-konservatif: setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak.