Asam deoksiribonukleat: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
Tag: Suntingan perangkat seluler Suntingan peramban seluler |
|||
| (41 revisi perantara oleh 29 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:DNA Structure+Key+Labelled.pn NoBB.png|jmpl|ka|340px|Struktur [[heliks ganda]] DNA. [[Atom]]-atom pada struktur tersebut diwarnai sesuai dengan [[unsur kimia]]nya dan struktur detail dua pasangan basa ditunjukkan oleh gambar kanan bawah]]
[[Berkas:
'''Asam deoksiribonukleat''', lebih dikenal dengan singkatan '''DNA''' ([[bahasa Inggris]]: '''''d'''eoxyribo'''n'''ucleic '''a'''cid''), adalah salah satu jenis [[asam nukleat]] yang memiliki kemampuan [[Hereditas|pewarisan]] sifat. Keberadaan asam deoksiribonukleat ditemukan di dalam [[nukleoprotein]] yang membentuk [[inti sel]]. [[James Dewey Watson]] dan [[Francis Crick]] merupakan ilmuwan pertama yang mengajukan model struktur DNA pada tahun 1953 dengan bentuk [[pilinan ganda]]. Setiap DNA tersusun dari dua buah rantai [[polinukleotida]].<ref>{{Cite book|last=Susilawati dan Bachtiar, N.|first=|date=2018|url=http://repository.uin-suska.ac.id/26091/1/Buku%20Biologi%20Dasar%20Terintegrasi.pdf|title=Biologi Dasar Terintegrasi|location=Pekanbaru|publisher=Kreasi Edukasi|isbn=978-602-6879-99-8|pages=141|url-status=live}}</ref> DNA merupakan sejenis biomolekul yang menyimpan dan menyandi instruksi-instruksi [[genetika]] setiap [[organisme]] dan banyak jenis [[virus]]. Instruksi-instruksi genetika ini berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi organisme dan virus. DNA merupakan [[asam nukleat]]; bersamaan dengan [[protein]] dan [[karbohidrat]], asam nukleat adalah [[makromolekul]] esensial bagi seluruh [[makhluk hidup]] yang diketahui. Kebanyakan molekul DNA terdiri dari dua unting [[biopolimer]] yang berpilin satu sama lainnya membentuk [[heliks ganda]]. Dua unting DNA ini dikenal sebagai [[polinukleotida]] karena keduanya terdiri dari [[monomer|satuan]]-satuan molekul yang disebut [[nukleotida]]. Tiap-tiap nukleotida terdiri atas salah satu jenis [[basa nitrogen]] ([[guanina]] (G), [[adenina]] (A), [[timina]] (T), atau [[sitosina]] (C)), gula [[monosakarida]] yang disebut [[deoksiribosa]], dan gugus [[fosfat]]. Nukleotida-nukelotida ini kemudian tersambung dalam satu rantai [[ikatan kovalen]] antara gula satu nukleotida dengan fosfat nukelotida lainnya. Hasilnya adalah rantai punggung gula-fosfat yang berselang-seling. Menurut kaidah [[pasangan basa]] (A dengan T dan C dengan G), [[ikatan hidrogen]] mengikat basa-basa dari kedua unting polinukleotida membentuk DNA unting ganda
Dua unting DNA bersifat anti-paralel, yang berarti bahwa keduanya berpasangan secara berlawanan. Pada setiap gugus gula, terikat salah satu dari empat jenis nukleobasa.
Struktur kimia DNA yang ada membuatnya sangat cocok untuk menyimpan [[informasi]] biologis setiap makhluk hidup. Rantai punggung DNA resisten terhadap pembelahan kimia, dan kedua-dua unting dalam struktur unting ganda DNA menyimpan informasi biologis yang sama. Karenanya, informasi biologis ini akan direplikasi ketika dua unting DNA dipisahkan. Sebagian besar DNA (lebih dari 98% pada manusia) bersifat non-kode, yang berarti bagian ini tidak berfungsi menyandikan protein.
Dalam sel, DNA tersusun dalam [[kromosom]]. Semasa [[pembelahan sel]], kromosom-kromosom ini diduplikasi dalam proses yang disebut [[replikasi DNA]]. [[Eukariota|Organisme eukariotik]] ([[hewan]], [[tumbuhan]], [[fungi]], dan [[protista]]) menyimpan kebanyakan DNA-nya dalam [[inti sel]] dan sebagian kecil sisanya dalam [[organel]] seperti [[mitokondria]] ataupun [[kloroplas]].<ref>{{cite book|last = Russell|first = Peter|title = iGenetics|url = https://archive.org/details/igenetics0000russ_v6o1|publisher = Benjamin Cummings|location = New York|year = 2001|isbn = 0-8053-4553-1 }}</ref> Sebaliknya [[prokariota|organisme prokariotik]] ([[bakteri]] dan [[arkaea]]) menyimpan DNA-nya hanya dalam [[sitoplasma]]. Dalam kromosom, protein [[kromatin]] seperti [[histon]] berperan dalam penyusunan DNA menjadi struktur kompak. Struktur kompak inilah yang kemudian berinteraksi antara DNA dengan protein lainnya, sehingga membantu kontrol bagian-bagian DNA mana sajakah yang dapat ditranskripsikan.
Para ilmuwan menggunakan DNA sebagai alat molekuler untuk menyingkap teori-teori dan hukum-hukum fisika, seperti misalnya [[teorema ergodik]] dan teori [[elastisitas]]. Sifat-sifat materi DNA yang khas membuatnya sangat menarik untuk diteliti bagi ilmuwan dan insinyur yang bekerja di bidang mikrofabrikasi dan nanofabrikasi material. Beberapa kemajuan di bidang material ini misalnya [[origami DNA]] dan material hibrida berbasis DNA.<ref>{{cite journal |author=Mashaghi A, Katan A |title=A physicist's view of DNA |journal=De Physicus|volume=24e |issue=3 |pages=59–61 |year=2013 | arxiv= 1311.2545v1 |bibcode=2013arXiv1311.2545M }}</ref>
Baris 13:
== Sifat-sifat DNA ==
[[Berkas:DNA chemical structure_id.svg|jmpl|300px|Struktur kimia DNA; [[ikatan hidrogen]] ditunjukkan oleh garis putus-putus]]
DNA merupakan sebuah [[polimer]] yang terdiri dari satuan-satuan berulang yang disebut [[nukleotida]].<ref>{{cite book|last = Saenger|first = Wolfram|title = Principles of Nucleic Acid Structure|url = https://archive.org/details/principlesofnucl0000saen|publisher = Springer-Verlag|location = New York|year = 1984|isbn = 0-387-90762-9 }}</ref><ref name=Alberts>{{cite book|last=Alberts|first=Bruce|author2=Johnson, Alexander|author3=Lewis, Julian|author4=Raff, Martin|author5=Roberts, Keith|author6=Walters, Peter|title=Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition|url=https://archive.org/details/molecularbiology0004albe|publisher=Garland Science|year=2002|location=New York and London|isbn=0-8153-3218-1|oclc=145080076 48122761 57023651 69932405}}</ref><ref name=Butler>{{cite book|author=Butler, John M.|year=2001|title=Forensic DNA Typing|url=https://archive.org/details/forensicdnatypin0000butl|publisher= Elsevier|isbn=978-0-12-147951-0|oclc=223032110 45406517}} pp. 14–15.</ref> Tiap-tiap nukleotida terdiri dari tiga komponen utama, yakni [[gugus fungsional|gugus]] [[fosfat]], gula deoksiribosa, dan basa nitrogen ([[nukleobasa]]).<ref>{{en}} {{cite web
| url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=mboc4&part=A2
| title = All Cells Replicate Their Hereditary Information by Templated Polymerization
| accessdate = 2010-03-19
| work = Bruce Alberts, et al.
}}</ref>
Rantai punggung unting DNA terdiri dari gugus [[fosfat]] dan [[gula]] yang berselang-seling.<ref name=Ghosh>{{cite journal | author = Ghosh A, Bansal M | title = A glossary of DNA structures from A to Z | journal = Acta Crystallogr D | volume = 59 | issue = 4 | pages = 620–6 | year = 2003 | pmid = 12657780 | doi = 10.1107/S0907444903003251 }}</ref> 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. Ikatan yang tidak simetris ini membuat DNA memiliki arah atau orientasi tertentu. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu unting berlawanan dengan orientasi nukleotida unting lainnya. Hal ini disebut sebagai ''antiparalel''. Kedua ujung asimetris DNA disebut sebagai 5' (lima prima) dan 3' (tiga prima). Ujung 5' memiliki gugus fosfat terminus, sedangkan ujung 3' memiliki gugus hidroksi terminus. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya, yakni gula 2-deoksiribosa pada DNA digantikan gula [[ribosa]] pada RNA.<ref name=berg/>
Baris 38:
Pada struktur heliks ganda DNA, terdapat ruang antar unting DNA yang juga berbentuk alur heliks. Ruang kosong ini bersebelahan dengan pasangan basa dan merupakan [[tapak ikatan]] yang potensial. Dikarenakan kedua unting DNA tidak berposisi secara simetris satu sama lainnya, alur yang dihasilkan jugalah tidak berukuran sama. Satu alur yang disebut alur mayor, memiliki lebar 22 Å, sedangkan alur lainnya yang disebut alur minor, memiliki lebar 12 Å.<ref>{{cite journal | author = Wing R, Drew H, Takano T, Broka C, Tanaka S, Itakura K, Dickerson RE | title = Crystal structure analysis of a complete turn of B-DNA | journal = Nature | volume = 287 | issue = 5784 | pages = 755–8 | year = 1980 | pmid = 7432492 | doi = 10.1038/287755a0 | bibcode = 1980Natur.287..755W }}</ref> Lebarnya alur mayor berarti bahwa tepi-tepi basa nukleotida dapat lebih mudah diakses melalui alur mayor daripada melalui alur minor. Akibatnya, protein-protein seperti [[faktor transkripsi|faktor-faktor transkripsi]] yang mengikat pada urutan basa tertentu biasanya melakukan kontak dengan basa melalui alur mayor.<ref name="Pabo1984">{{cite journal | author = Pabo CO, Sauer RT | title = Protein-DNA recognition | journal = Annu Rev Biochem | volume = 53 | pages = 293–321 | year = 1984 | pmid = 6236744 | doi = 10.1146/annurev.bi.53.070184.001453 }}</ref> Situasi ini dapat bervariasi pada konformasi DNA yang tak lazim dalam sel, walaupun alur mayor dan minor selalu dinamai demikian untuk menrefleksikan perbedaan ukuran yang terlihat apabila DNA dipuntir balik menjadi bentuk lazim B.
===
{{
Dalam heliks ganda DNA, setiap basa pada satu untai berpasangan dengan basa tertentu pada untai yang lain, suatu proses yang dikenal sebagai [[pasangan basa]] komplementer. Purin selalu berpasangan dengan pirimidin: adenin (A) berpasangan dengan timin (T) menggunakan dua [[ikatan hidrogen]], dan sitosin (C) berpasangan dengan guanin (G) menggunakan tiga ikatan hidrogen. Pasangan ini, yang disebut pasangan basa Watson-Crick, membantu mempertahankan struktur DNA. Untaian DNA dengan lebih banyak pasangan G-C lebih stabil karena adanya ikatan hidrogen ekstra.
Terkadang, terbentuk variasi langka yang disebut pasangan basa Hoogsteen, di mana ikatan hidrogen menghubungkan berbagai bagian cincin pada basa.<ref>{{Cite journal|last=Nikolova|first=Evgenia N.|last2=Zhou|first2=Huiqing|last3=Gottardo|first3=Federico L.|last4=Alvey|first4=Heidi S.|last5=Kimsey|first5=Isaac J.|last6=Al-Hashimi|first6=Hashim M.|date=2013-12|title=A historical account of Hoogsteen base-pairs in duplex DNA|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23818176|journal=Biopolymers|volume=99|issue=12|pages=955–968|doi=10.1002/bip.22334|issn=1097-0282|pmc=3844552|pmid=23818176}}</ref> Karena ikatan hidrogen lemah dan non-kovalen, untaian DNA dapat dengan mudah dipisahkan, seperti membuka ritsleting, dengan menggunakan panas atau kekuatan mekanis.<ref>{{cite journal|author=Clausen-Schaumann H, Rief M, Tolksdorf C, Gaub HE|year=2000|title=Mechanical stability of single DNA molecules|journal=Biophys J|volume=78|issue=4|pages=1997–2007|bibcode=2000BpJ....78.1997C|doi=10.1016/S0006-3495(00)76747-6|pmc=1300792|pmid=10733978}}</ref> Kemampuan untuk memisahkan dan menyatukan kembali untaian ini sangat penting untuk proses seperti replikasi DNA, di mana informasi dalam satu untai disalin dari untai komplementernya. Pasangan basa yang spesifik dan terbalikkan ini sangat penting untuk peran DNA dalam sel.<ref name="Alberts" /><div class="thumb tright" style="background:#f9f9f9; border:1px solid #ccc; margin:0.5em;">
{| border="0" border="0" cellpadding="2" cellspacing="0" style="width:230px; font-size:85%; border:1px solid #ccc; margin:0.3em;"
|-
Baris 50 ⟶ 51:
|[[Berkas:Base pair AT.svg|282px]]
|}
<div style="border: none; width:282px;"><div class="thumbcaption">Atas, pasangan basa '''GC''' dengan tiga [[ikatan hidrogen]]. Bawah, pasangan basa '''AT''' dengan dua ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen non-kovalen ditunjukkan oleh garis putus-putus.</div></div></div>
Stabilitas dsDNA
▲Stabilitas dsDNA tidak hanya bergantung pada kandungan GC (% pasangan basa G,C) DNA, namun juga tergantung pada urutan basa (tumpukan basa) dan panjang molekul DNA tersebut (molekul yang lebih panjang lebih stabil). Oleh sebab itu, kekuatan ikatan antar dua unting DNA ditentukan oleh persentase pasangan basa GC dan keseluruhan panjang heliks ganda DNA. Heliks DNA yang panjang dengan kandungan GC yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih kuat; sebaliknya heliks DNA yang pendek dengan kandungan AT yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih lemah.<ref>{{cite journal | author = Chalikian TV, Völker J, Plum GE, Breslauer KJ | title = A more unified picture for the thermodynamics of nucleic acid duplex melting: A characterization by calorimetric and volumetric techniques | journal = Proc Natl Acad Sci USA | volume = 96 | issue = 14 | pages = 7853–8 | year = 1999 | pmid = 10393911 | pmc = 22151 | doi = 10.1073/pnas.96.14.7853 | bibcode = 1999PNAS...96.7853C }}</ref> Dalam proses biologis, bagian heliks ganda DNA yang perlu dipisahkan dengan mudah seperti [[kotak Pribnow]] TATAAT pada beberapa [[promotor]] cenderung memiliki kandungan AT yang tinggi.<ref>{{cite journal | author = deHaseth PL, Helmann JD | title = Open complex formation by Escherichia coli RNA polymerase: the mechanism of polymerase-induced strand separation of double helical DNA | journal = Mol Microbiol | volume = 16 | issue = 5 | pages = 817–24 | year = 1995 | pmid = 7476180 | doi = 10.1111/j.1365-2958.1995.tb02309.x }}</ref>
=== Jumlah ===
▲Stabilitas DNA dapat diukur melalui berbagai cara; umumnya stabilitas DNA diukur berdasarkan temperatur lebur DNA (disebut juga nilai ''T<sub>m</sub>''), yakni temperatur di mana 50% molekul DNA unting ganda terurai menjadi molekul DNA unting tunggal. Temperatur lebur ini bergantung pada kekuatan ionik dan konsentrasi DNA. Ketika seluruh pasangan basa dalam heliks ganda DNA terurai, kedua unting DNA akan terpisah sebagai dua molekul yang berdiri sendiri. Unting-unting tunggal DNA ini tidak memiliki bentuk tunggal yang sama, walaupun beberapa konformasi lebih stabil daripada konformasi lainnya.<ref>{{cite journal | author = Isaksson J, Acharya S, Barman J, Cheruku P, Chattopadhyaya J | title = Single-stranded adenine-rich DNA and RNA retain structural characteristics of their respective double-stranded conformations and show directional differences in stacking pattern | journal = Biochemistry | volume = 43 | issue = 51 | pages = 15996–6010 | year = 2004 | pmid = 15609994 | doi = 10.1021/bi048221v }}</ref>
Pada manusia, jumlah total DNA dalam sel diploid wanita adalah sekitar 6,37 pasangan gigabasa (Gbp), yang panjangnya sekitar 208,23 cm dan beratnya 6,51 pikogram (pg).<ref>{{Cite journal|last=Piovesan|first=Allison|last2=Pelleri|first2=Maria Chiara|last3=Antonaros|first3=Francesca|last4=Strippoli|first4=Pierluigi|last5=Caracausi|first5=Maria|last6=Vitale|first6=Lorenza|date=2019-02-27|title=On the length, weight and GC content of the human genome|url=https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30813969|journal=BMC research notes|volume=12|issue=1|pages=106|doi=10.1186/s13104-019-4137-z|issn=1756-0500|pmc=6391780|pmid=30813969}}</ref> Untuk laki-laki, nilainya sedikit lebih rendah, yaitu 6,27 Gbp, 205,00 cm, dan 6,41 pg. Setiap untai DNA mengandung jutaan nukleotida, dengan kromosom 1 sebagai [[kromosom]] manusia terbesar, mengandung sekitar 220 juta pasangan basa dan membentang sepanjang 85 mm jika diluruskan.<ref>{{Cite journal|last=Gregory|first=S. G.|last2=Barlow|first2=K. F.|last3=McLay|first3=K. E.|last4=Kaul|first4=R.|last5=Swarbreck|first5=D.|last6=Dunham|first6=A.|last7=Scott|first7=C. E.|last8=Howe|first8=K. L.|last9=Woodfine|first9=K.|date=2006-05-18|title=The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1|url=https://www.nature.com/articles/nature04727|journal=Nature|language=en|volume=441|issue=7091|pages=315–321|doi=10.1038/nature04727|issn=0028-0836}}</ref>
Selain DNA inti, eukariota seperti manusia juga memiliki DNA mitokondria (mtDNA), yang mengkodekan protein yang digunakan oleh mitokondria. mtDNA manusia jauh lebih kecil daripada DNA nuklir dan terdiri dari 16.569 pasangan basa dalam bentuk melingkar tertutup. Setiap mitokondria mengandung sekitar 5 salinan mtDNA, dan karena sel manusia biasanya memiliki 100 mitokondria, ini menghasilkan sekitar 500 molekul mtDNA per sel. Namun, jumlah mitokondria bervariasi tergantung pada jenis sel. Sebagai contoh, sel telur dapat memiliki 100.000 mitokondria, yang menghasilkan hingga 1,5 juta salinan genom mitokondria, yang dapat membentuk sebanyak 90% dari total DNA dalam sel tersebut.
=== Sense dan antisense ===
{{
Urutan DNA disebut urutan “sense” jika cocok dengan urutan [[RNA duta|RNA pembawa pesan]] (mRNA) yang akan diubah menjadi protein.<ref>[http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/newsletter/misc/DNA.html Designation of the two strands of DNA] JCBN/NC-IUB Newsletter 1989. Retrieved 7 May 2008</ref> Urutan pada untai DNA lainnya dikenal sebagai urutan “antisense”. Baik urutan sense maupun antisense dapat ditemukan pada bagian yang berbeda dari untai DNA yang sama, yang berarti bahwa setiap untai dapat memiliki kedua jenis urutan tersebut.
Pada prokariota (seperti bakteri) dan eukariota (seperti tanaman dan hewan), urutan RNA antisense dibuat, tetapi peran pastinya masih belum sepenuhnya dipahami.<ref>{{cite journal|author=Hüttenhofer A, Schattner P, Polacek N|year=2005|title=Non-coding RNAs: hope or hype?|journal=Trends Genet|volume=21|issue=5|pages=289–97|doi=10.1016/j.tig.2005.03.007|pmid=15851066}}</ref> Salah satu gagasannya adalah bahwa RNA antisense membantu mengatur [[ekspresi gen]] dengan cara berpasangan dengan RNA.<ref>{{cite journal|author=Munroe SH|year=2004|title=Diversity of antisense regulation in eukaryotes: multiple mechanisms, emerging patterns|journal=J Cell Biochem|volume=93|issue=4|pages=664–71|doi=10.1002/jcb.20252|pmid=15389973}}</ref>
{{further|Supercoiling DNA}}
Supercoiling mengacu pada puntiran DNA seperti tali. Dalam keadaan normal atau “rileks”, untaian DNA membuat satu lingkaran penuh di sekitar heliks ganda untuk setiap 10,4 pasangan basa. Ketika DNA terpelintir, untaiannya bisa menjadi lebih rapat atau lebih longgar.<ref>{{cite journal|author=Benham CJ, Mielke SP|year=2005|title=DNA mechanics|journal=Annu Rev Biomed Eng|volume=7|pages=21–53|doi=10.1146/annurev.bioeng.6.062403.132016|pmid=16004565}}</ref>
Jika puntiran berjalan ke arah yang sama dengan heliks, ini disebut supercoiling positif, yang menyebabkan basa-basa terikat lebih erat. Jika puntirannya berlawanan arah, ini disebut supercoiling negatif, yang membuat basa-basa lebih mungkin terpisah.
▲Pada sebagian kecil urutan DNA prokariota dan eukariota, dan sebagian besar urutan DNA [[plasmid]] dan [[virus]], perbedaan antara unting sense dan antisense menjadi kabur dikarenakan terdapatnya [[gen tumpang tindih|gen yang tumpang tindih]].<ref>{{cite journal | author = Makalowska I, Lin CF, Makalowski W | title = Overlapping genes in vertebrate genomes | journal = Comput Biol Chem | volume = 29 | issue = 1 | pages = 1–12 | year = 2005 | pmid = 15680581 | doi = 10.1016/j.compbiolchem.2004.12.006 }}</ref> Dalam hal ini, beberapa urutan DNA memiliki tugas ganda, yakni menyandikan protein pertama ketika dibaca melalui salah satu unting, dan menyandikan protein kedua ketika dibaca dengan arah berlawanan melalui unting komplementernya. Pada [[bakteri]], ketumpangtindihan ini kemungkinan terlibat dalam regulasi transkripsi gen.<ref>{{cite journal | author = Johnson ZI, Chisholm SW | title = Properties of overlapping genes are conserved across microbial genomes | journal = Genome Res | volume = 14 | issue = 11 | pages = 2268–72 | year = 2004 | pmid = 15520290 | pmc = 525685 | doi = 10.1101/gr.2433104 }}</ref> Sedangkan pada virus, gen yang tumpang tindih ini meningkatkan jumlah informasi yang dapat disandikan dalam genom virus yang berukuran kecil.<ref>{{cite journal | author = Lamb RA, Horvath CM | title = Diversity of coding strategies in influenza viruses | journal = Trends Genet | volume = 7 | issue = 8 | pages = 261–6 | year = 1991 | pmid = 1771674 | doi = 10.1016/0168-9525(91)90326-L }}</ref>
Di alam, sebagian besar DNA memiliki sedikit superkoil negatif, yang ditambahkan oleh enzim yang disebut [[topoisomerase]].<ref name="Champoux">{{cite journal|author=Champoux JJ|year=2001|title=DNA topoisomerases: structure, function, and mechanism|journal=Annu Rev Biochem|volume=70|pages=369–413|doi=10.1146/annurev.biochem.70.1.369|pmid=11395412}}</ref> Enzim ini juga membantu meringankan ketegangan puntiran yang terbentuk dalam DNA selama proses seperti transkripsi (membuat RNA dari DNA) dan replikasi DNA (menyalin DNA).<ref name="Wang">{{cite journal|author=Wang JC|year=2002|title=Cellular roles of DNA topoisomerases: a molecular perspective|journal=Nature Reviews Molecular Cell Biology|volume=3|issue=6|pages=430–40|doi=10.1038/nrm831|pmid=12042765}}</ref>[[Berkas:A-DNA, B-DNA and Z-DNA.png|jmpl|ka|Dari kiri ke kanan, struktur DNA A, DNA B, dan DNA Z]]
▲=== Pemilinan kumparan (''Supercoiling'') ===
=== Struktur alternatif DNA ===
Terdapat banyak kemungkinan [[Isomerisme konformasional|konformasi]]-konformasi DNA yang dapat kita temukan, di antaranya [[A-DNA]], B-DNA, dan [[Z-DNA]], walaupun hanya B-DNA dan Z-DNA saja yang telah diamati secara langsung pada organisme fungsional.<ref name=Ghosh/> Konformasi-konformasi yang diadopsi oleh DNA bergantung pada tingkat hidrasi DNA, urutan DNA, tingkat dan arah pilinan kumparan DNA, modifikasi kimiawi pada basa DNA, jenis dan konsentrasi ion-ion logam, maupun keberadaan [[poliamina]] dalam larutan.<ref>{{cite journal | author = Basu HS, Feuerstein BG, Zarling DA, Shafer RH, Marton LJ | title = Recognition of Z-RNA and Z-DNA determinants by polyamines in solution: experimental and theoretical studies | journal = J Biomol Struct Dyn | volume = 6 | issue = 2 | pages = 299–309 | year = 1988 | pmid = 2482766 | doi = 10.1080/07391102.1988.10507714 }}</ref>
=== Basa buatan ===
Beberapa nukleobasa buatan telah berhasil disintesis, dan berhasil dimasukkan ke dalam analog DNA berbasa delapan bernama [[DNA Hachimoji]].
== Fungsi biologis ==
DNA biasanya berbentuk kromosom linier pada eukariota dan kromosom melingkar pada prokariota. Kumpulan kromosom yang lengkap dalam sebuah sel dikenal sebagai genom. Pada manusia, genom mengandung sekitar 3 miliar pasangan basa DNA yang tersusun dalam 46 kromosom. Informasi genetik dalam DNA disimpan dalam segmen yang disebut gen, dan informasi ini diteruskan melalui pasangan basa komplementer.
Misalnya, selama transkripsi, urutan gen disalin ke dalam urutan RNA komplementer dengan memasangkan nukleotida RNA yang benar dengan DNA. RNA ini biasanya digunakan untuk membuat protein yang sesuai melalui proses yang disebut translasi, yang juga bergantung pada pasangan basa. Sebagai alternatif, sel dapat menduplikasi materi genetiknya melalui replikasi DNA.
=== Gen dan genom ===
{{further|Inti sel|Kromatin|Kromosom|Gen|DNA non-kode}}
DNA genom dikemas dengan rapat dalam proses yang disebut kondensasi DNA agar muat dalam ruang sel yang terbatas. Pada eukariota, sebagian besar DNA disimpan di dalam nukleus, dengan jumlah yang lebih kecil ditemukan di dalam mitokondria dan, pada tanaman, kloroplas. Pada prokariota, DNA terkandung dalam wilayah sitoplasma yang disebut nukleoid.
Informasi genetik dalam DNA diatur ke dalam gen, dan seluruh rangkaian materi genetik dalam suatu organisme disebut genotipe. Gen adalah segmen DNA yang memengaruhi karakteristik tertentu, dan berisi kerangka bacaan terbuka yang dapat ditranskripsi, bersama dengan daerah pengatur seperti [[Promotor (genetika)|promotor]] dan ''enhancer'' yang mengontrol proses ini. Beberapa DNA non-kode memainkan peran struktural dalam kromosom, seperti dalam telomer dan sentromer, yang sangat penting untuk fungsi dan stabilitas kromosom, tetapi mengandung sedikit gen.
Pada manusia, banyak urutan DNA, termasuk [[pseudogen]] (salinan gen yang tidak aktif), tidak mengkode protein. Pseudogen ini sering dianggap sebagai fosil molekuler, tetapi kadang-kadang mereka dapat menyediakan bahan baku untuk gen baru melalui duplikasi dan [[Divergensi genetis|divergensi gen]]. Menariknya, pada spesies seperti manusia, hanya sekitar 1,5% genom yang mengkode protein, sementara lebih dari 50% terdiri dari urutan non-kode yang berulang. Pertanyaan mengapa genom eukariotik mengandung begitu banyak DNA yang tidak dikodekan dan mengapa ukuran genom sangat bervariasi dikenal sebagai teka-teki nilai-C. Namun, beberapa DNA nonkode menghasilkan molekul RNA nonkode fungsional, yang berperan dalam mengatur ekspresi gen.
=== Transkripsi dan translasi ===
{{further|Kode genetik|Trankripsi (genetik)|Biosintesis protein}}
[[Gen]] adalah bagian dari DNA yang membawa instruksi untuk membuat protein dan dapat memengaruhi sifat organisme. Urutan basa (A, T, C, G) dalam DNA suatu gen menentukan urutan messenger RNA (mRNA), yang pada gilirannya menentukan urutan asam amino dalam protein. Proses ini dikendalikan oleh kode genetik, seperangkat aturan yang menerjemahkan urutan DNA menjadi urutan protein. Kode genetik terdiri dari kombinasi tiga huruf yang disebut [[kodon]] (seperti ACT, CAG, atau TTT), di mana setiap kodon mewakili asam amino tertentu.
Selama transkripsi, [[RNA polimerase]] menyalin kodon dari DNA ke dalam mRNA. mRNA kemudian dibaca oleh ribosom, yang mencocokkan setiap kodon mRNA dengan RNA transfer (tRNA) yang sesuai yang membawa asam amino yang benar. Karena ada 4 basa DNA dan kodon terdiri dari 3 basa, maka ada 64 kemungkinan kodon. Kodon-kodon ini mengkodekan 20 asam amino standar, dengan sebagian besar asam amino diwakili oleh lebih dari satu kodon. Selain itu, ada tiga kodon khusus (TAG, TAA, dan TGA dalam DNA, atau UAG, UAA, dan UGA dalam mRNA) yang menandakan akhir dari sintesis protein-ini disebut kodon “berhenti” atau “non-sense”.
=== Replikasi ===
{{further|Replikasi DNA}}[[Berkas:Dna-split.png|jmpl|Pada replikasi DNA, rantai DNA baru dibentuk berdasarkan urutan nukleotida pada DNA yang digandakan.]]
[[Replikasi DNA|Replikasi]] merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan [[Pembelahan sel|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 DNA|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.
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.
Baris 84 ⟶ 113:
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.
=== Asam nukleat ekstraseluler ===
== Penggunaan DNA dalam teknologi ==▼
DNA ekstraseluler (eDNA) adalah DNA yang mengambang bebas yang ditemukan di luar sel, biasanya dilepaskan ketika sel mati. DNA ini tersebar luas di alam, dengan konsentrasi mencapai 2 μg/L di tanah dan 88 μg/L di air. eDNA memiliki beberapa peran potensial: eDNA dapat memfasilitasi transfer gen antar organisme (transfer gen horizontal), berfungsi sebagai sumber nutrisi, atau membantu menetralkan ion dan antibiotik. Dalam biofilm bakteri, eDNA berperan sebagai komponen struktural, membantu bakteri menempel dan membentuk biofilm, dan memperkuat ketahanan biofilm terhadap tekanan lingkungan.
Pada manusia, DNA janin bebas sel ditemukan dalam darah ibu dan dapat dianalisis untuk mengumpulkan informasi tentang janin. Dalam ekologi, [[DNA lingkungan]] (eDNA) digunakan untuk memantau keberadaan dan pergerakan spesies di lingkungan yang berbeda, seperti air, udara, atau tanah, dan berguna untuk menilai [[keanekaragaman hayati]].
=== Perangkap ekstraseluler neutrofil ===
Perangkap ekstraseluler neutrofil (NET) adalah struktur seperti jaring yang sebagian besar terbuat dari DNA yang dilepaskan oleh [[neutrofil]], suatu jenis sel kekebalan tubuh. Struktur ini menjebak dan membunuh patogen berbahaya di luar sel, sehingga membantu melawan infeksi. NET dirancang untuk menargetkan patogen sekaligus membatasi kerusakan pada jaringan tubuh sendiri. Hal ini memungkinkan neutrofil menetralkan ancaman secara lebih efektif tanpa menyebabkan kerusakan yang luas pada sel-sel sehat di sekitarnya.
▲== Penggunaan DNA dalam teknologi dan riset ilmiah ==
=== DNA dalam forensik ===
Baris 96 ⟶ 133:
DNA memainkan peran penting dalam [[ilmu komputer]], baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.
Riset dalam [[algoritme pencarian string]], yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA,
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.
=== DNA dalam kajian Islam ===
DNA memainkan peran penting dalam [[kajian Islam]] seperti studi [[tafsir]] [[Al-Qur'an]], terutama ketika mengkaji tema-tema yang terkait dengan [[nasab]], [[genealogi]], [[silsilah]] dan [[sejarah]]. [[Ilmuwan]] yang ahli di bidang DNA dan memadukan kajiannya dengan kajian Al-Qur'an adalah '''Shohibul Faroji Al-Azhmatkhan''' <ref>{{Cite web|last=Internasional|first=Asyraf|title=Tentang Profil Shohibul Faroji|url=https://p2k.unkris.ac.id/id1/2-3065-2962/Shohibul-Faroji_51731_p2k-unkris.html}}</ref> dengan karyanya Tafsir Midadurrahman sebanyak 115 jilid dan menjadi mufassir yang mendapatkan penghargaan [[MURI]] sebagai penulis tafsir terpanjang dan tertebal di seluruh dunia.<ref>{{Cite web|last=MURI|first=Tafsir Midadurrahman|title=Tentang Tafsir Midadurrahman |url=https://penasantri.id/blog/2018/12/02/midadurahman-kitab-tafsir-tertebal-di-dunia/}}</ref>, dalam tafsir ini dikaji secara detail tentang DNA dari Nabi [[Adam]] sampai dikaji juga DNA dari 3110 Fam keturunan [[Nabi]] [[Muhammad]] dari 1555 fam keturunan [[Hasan bin Ali]] dan 1555 Fam keturunan [[Husain bin Ali]] di 199 [[Negara]] seluruh dunia.
== Sejarah ==
Baris 107 ⟶ 147:
Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: "''bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik''". Persoalan ini dijawab oleh [[Francis Crick]] dan koleganya [[James Watson]] berdasarkan hasil [[difraksi]] [[sinar X]] pada DNA oleh [[Maurice Wilkins]] dan [[Rosalind Franklin]].
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai [[polimer]] yang terdiri dari 4 [[basa]] dari [[asam nukleat]], dua dari kelompok [[purina]]:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok [[pirimidina]]:sitosina dan timina. Keempat [[nukleobasa]] tersebut terhubung dengan [[glukosa fosfat]].<ref>{{en}} {{cite book
|title = The Cell - A Molecular Approach
|author = Geoffrey M. Cooper
Baris 128 ⟶ 168:
== Referensi ==
{{reflist|2}}
{{Asam nukleat}}
{{Authority control}}
[[Kategori:Genetika molekular|Nukleat asam DNA]]
[[Kategori:Asam nukleat]]
| |||