Halo biologixme!
Dalam postingan sebelumnya, kita sudah mempelajari tentang kromosom. Di dalam kromosom terdapat kromonema yang tersusun dari nukleosom berbentuk manik-manik. Di dalam nukleosom tersebut terdapat kromomer yang tersusun dari protein histon dan DNA. DNA inilah yang bertanggung jawab dalam mewariskan sifat dari induk kepada generasi berikutnya, karena segmen DNA inilah yang disebut dengan gen. DNA ini memiliki rantai ganda dan berbentuk double heliks atau seperti tangga berpilin.
Struktur DNA
DNA merupakan polimer yang tersusun dari nukleotida. Nukleotida ini tersusun dari gugus fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen. Gugus fosfat berfungsi untuk menghubungkan antar gula pentosa pada DNA. Ikatan yang menghubungkan gula pentosa dengan fosfat disebut ikatan fosfodiester.
Gula pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Pada gula pentosa ini, atom karbon nomor lima berikatan dengan fosfat, sehingga jika ujung DNA ditandai dengan 5’, maka ujung DNA tersebut mengandung fosfat. Sedangkan ujung atom karbon nomor tiga, berikatan dengan OH, sehingga jika ujung DNA ditandai dengan 3’, berarti ujung DNA tersebut mengandung OH. Atom karbon nomor satu berikatan dengan penyusun nukleotida yang terakhir yaitu basa nitrogen.
Basa nitrogen dengan gula pentosa dihubungkan oleh ikatan kovalen. Basa nitrogen terdiri dari dua jenis yaitu purin dan pirimidin. Purin terdiri dari guanin (G) dan adenin (A), sedangkan pirimidin terdiri dari sitosin (C atau S) dan Timin (T).
Basa nitrogen dalam suatu DNA jumlahnya harus 100%. Basa nitrogen adenin selalu berpasangan dengan timin, sedangkan basa nitrogen guanin selalu berpasangan dengan sitosin. Dengan demikian, jumlah basa nitrogen adenin harus sama jumlahnya dengan timin, begitupun jumlah basa nitrogen sitosin, jumlahnya harus sama dengan guanin.
Basa nitrogen dengan basa nitrogen dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Untuk basa adenin yang berpasangan dengan timin dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen. Sedangkan guanin dengan sitosisn dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen. Maka, jika suatu DNA didominasi oleh guanin dan sitosin, akan memiliki ikatan yang lebih kuat karena memiliki tiga ikatan hidrogen, dibandingkan dengan DNA yang didominasi oleh basa nitrogen adenin dengan sitosin yang ikatan hidrogennya hanya dua. Hal ini juga berpengaruh dalam teknik PCR, sehingga DNA yang didominasi oleh guanin dan sitosisn membutuhkan suhu yang lebih tinggi untuk memutuskan ikatan hidrogennya.
DNA tersusun dari polinukleotida, nukleotida yang menyusun DNA jumlahnya ada ribuan. Nukleotida tersusun dari unit kecil yang disebut nukleosida, yaitu hanya terdiri dari gula pentosa dan basa nitrogen, dengan kata lain nukleosida ini merupakan nukleotida tanpa fosfat. Nukleosida yang tersusun dari gula deoksiribosa dengan basa adenin disebut deoksiadenin, gula deoksiribosa yang berikatan dengan timin disebut timidin, gula deoksiribosa yang berikatan dengan guanin disebut dengan deoksiguanosin, dan gula deoksiribosa yang berikatan dengan sitosin disebut deoksisitidin.
Replikasi DNA
DNA memiliki sifat heterokatalik dan autokatalik. Yang dimaksud heterokatalik yaitu DNA mampu membuat RNA, baik itu RNAd/m, RNAt, dan RNAr. Proses ini disebut transkripsi. Sedangkan autokatalik yaitu kemampuan DNA untuk membentuk dirinya sendiri. Proses ini disebut replikasi DNA.
Ada tiga hipotesis mengenai replikasi DNA ini, yaitu konservatif, dispersif, dan semikonservatif. Menurut hipotesis konservatif, DNA lama yang berbentuk double heliks, langsung membentuk DNA baru yang berbentuk double heliks juga. Sedangkan menurut hipoteisi dispersif, DNA yang berbentuk double heliks akan terpisah dan membentuk fragmen-fragmen, selanjutnya fragmen DNA tersebut akan membentuk rantai baru dan bergabung membentuk dua DNA baru. Terakhir hipotesis semikonservatif yang dianggap paling memungkinkan dalam replikasi DNA ini.
Dalam hipotesis semikonservatif, pita DNA double heliks membuka akibat terputusnya ikatan hidrogen yang menghubungkan antar basa nitrogen oleh enzim helikase dan dibantu oleh beberapa jenis protein pengikat tunggal untuk memastikan pita tersebut tidak bergaung kembali. Proses ini mirip sekali seperti saat kita membuka resleting tas. Selanjutnya masing-masing pita lama akan membentuk pita baru sebagai komplemen atau pasangannya.
Pembentukan pita baru ini dibantu oleh DNA polimerase dari arah 5’ ke 3’, tidak pernah dari 3’ ke 5’. Pita DNA yang dibentuk secara berkesinambungan disebut leading strand, sedangkan pita baru yang dibentuk tidak berkesinambungan disebut lagging strand. Pada pembentukan pita lagging strand, enzim primase mensintesis primer RNA yang ukurannya pendek. Selanjutnya primer tersebut akan diperpanjang oleh DNA polimerase membentuk fragmen okazaki. Fragmen-fragmen okazaki tersebut selanjutnya akan digabungkan menjadi pita yang utuh oleh enzim ligase setelah mengganti RNA primer menjadi DNA oleh DNA polimerase. Energi yang digunakan dalam proses replikasi DNA ini berasal dari nukleosida trifosfat, yaitu nukleotida-nukleotida yang memiliki tiga gugus fosfat.
Nah biologixme, itulah pembahasan singkat mengenai struktur DNA dan replikasi DNA. Semoga bermanfaat dan terima kasih.
Referensi:
Campbel. Biologi jilid 1. Erlangga.
Ferdinand, Fictor dan Moekti Ariebowo. BSE Biologi kelas 12. Pusat Perbukuan Kemendikbud.
Langkah, Sembiring dan Sudjiono. BSE Biologi kelas 12. Pusat Perbukuan Kemendikbud.
0 komentar