Struktur dan Fungsi DNA
2. Struktur dan Fungsi DNA
Pada tahun 1953, Francis H.C
C G Crick dan James D. Watson, berdasar-
A kan analisis foto difraksi sinar X,
G C menggambarkan struktur DNA
sebagai tangga tali terpilin dan
sebagai
disebut “Double Helix” (heliks
molekul
DNA
A ganda). Ibu tangganya terdiri atas
G C rentetan rantai gugus gula deoksi-
ribosa dan gugus fosfat, sedangkan
G C anak tangganya terdiri atas basa nit-
C G rogen, yaitu Purin terdiri atas
A Adenin(A) dan Guanin (G); serta
Pirimidin terdiri atas Sitosin (S) dan
G C Timin (T). Untuk mempelajari struktur DNA, kamu dapat melihat
Sumber: Advanced Biology, Clegg
Gambar 3.1 dan 3.2.
Gambar 3.1 Model DNA menurut Watson dan Crick
dua rantai nukleotida dengan arah yang berlawanan
(b)
(a)
dua rantai yang
TA
membentuk
Pasangan basa
double helik
A berpasangan dengan T G berpasangan dengan C
Gambar 3.2a Sebagian molekul DNA dengan menggunakan simbol atau lambang. Rangkaian gugusan gula dan fosfat ditunjukkan oleh arah yang terbalik (3’-5’ dan 5’-3’).
Sumber: Advanced Biology, Clegg
Gambar 3.2b Sebagian molekul DNA dengan ikatan hidrogen, sifat ikatan hidrogen ini sangat lemah yang peranannya sangat penting yaitu pada waktu pembelahan sel dan sintesis protein.
ikatan hidrogen
70 Biologi Kelas XII SMA dan MA
Basa-basa nitrogen yang menyusun anak tangga tersebut dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang sifat ikatannya lemah. Setiap anak tangga terdiri atas pasangan basa nitrogen yang khas, yaitu Adenin (A) dengan Timin (T), Sitosin (S) dengan Guanin (G).
Atas penemuan mereka mengenai struktur model DNA tersebut, pada 1962, Crick dan Watson menerima hadiah Nobel. Crick dan Watson menyimpulkan bahwa tatanan nukleotida merupakan perangkat kode instruksi pembangunan seluruh organisme.
Tabel 3.1 Molekul penyusun DNA
Nama Molekul
Struktur Kimia
Lambang/Simbol
Adenin (Basa purin)
C CH H
Adenin
Hereditas
Guanin
(Basa purin)
Sitosin (Basa pirimidin)
Timin (Basa pirimidin
C C H Timin
(Basa pirimidin)
Urasil
Sumber: Essentials of Biology, Hopson
Setiap molekul DNA terdiri atas nukleotida-nukleotida yang terangkai menjadi untaian yang panjang (polinukleotida). Setiap nukleotida mengandung1 gugus gula deoksiribosa, 1 gugus fosfat, dan 1 basa nitrogen. Perhatikan Gambar 3.3 dan 3.4.
72 Biologi Kelas XII SMA dan MA
Sumber: Essentials of Biology, Hopson
Gambar 3.3 Struktur model nukleotida
ASAM FOSFAT
ADENIN
OPO CH 2 H SITOSIN H H
ASAM FOSFAT N
GULA PENTOSA
CH 2 H
NO OH
H H NUKLEOTIDA DARI ADENIN: ASAM ADENILAT
GULA PENTOSA
OH H
NUKLEOTIDA DARI SITOSIN: ASAM SITIDILAT Sumber: Essentials of Biology, Hopson
Gambar 3.4 Rumus bangun nukleotida
Nukleotida-nukleotida akan membentuk rantai yang panjang, yaitu polinukleotida. Polionukleotida menghubungkan antara nukleotida yang satu dan nukleotida yang lain, yaitu menghubungkan antara gugus fosfat dari suatu nukleotida dan gugus gula dari nukleotida berikutnya. Gugus fosfat terikat secara kimiawi, ikatan-ikatan tersebut sangat kuat dan dikenal sebagai ikatan ester kovalen (ikatan fosfodiester).
Hereditas
Suatu molekul DNA terdiri atas dua untaian nukleotida yang tidak identik, tetapi merupakan komplemen atau pasangan satu dengan lainnya. Dikatakan komplemennya karena untaian nukleotida yang satu lagi mengandung basa nitrogen yang tak sama dengan nitrogen yang ada di hadapannya.
KEGIATAN 3.1
Tes DNA
Untuk memecahkan suatu masalah, misalnya menentukan anak siapa? Mayat siapa? Siapa pelakunya? Pihak kepolisian sering mengadakan tes DNA. Diskusikan dengan teman-temanmu, mengapa polisi melakukan tes DNA?
a. Replikasi DNA DNA mempunyai kemampuan untuk mengadakan replikasi, yaitu
memperbanyak diri atau menggandakan diri. Peristiwa ini terjadi mendahului penggandaan kromosom, berlangsung pada waktu interfase, yaitu pada saat sel siap untuk melakukan pembelahan. Untuk replikasi diperlukan enzim DNA polimerase. Replikasi DNA melalui cara-cara sebagai berikut.
a. Senyawa DNA yang heliks ganda di dalam setiap kromosom akan membuka secara progresif dari salah satu ujungnya sehingga ikatan- ikatan hidrogen yang lemah akan lepas. Setiap belahan molekul DNA akan lepas dari pilinnya dan memisahkan diri.
b. Basa-basa nitrogen dari nukleotida-nukleotida bebas yang terdapat dalam nukleoplasma segera bergabung dengan basa-basa dari rantai DNA yang terbuka tersebut. Penggabungan basa-basa nitrogen sesuai dengan pola penggabungan basa. Selanjutnya ikatan-ikatan gula dan fosfat akan terbentuk lagi, terjadilah tangga tali baru. Rantai polinukleotida tunggal yang lama merupakan pola untuk menghasilkan rantai penggenap (komplemen) yang baru.
c. Pembentukan rantai penggenap itu diteruskan sampai ke ujung lainnya yang menghasilkan dua buah heliks ganda yang sama seperti aslinya. Dengan adanya selubung protein, di luar buah heliks ganda akan terbentuk kromosom yang kemudian disampaikan kepada sel-sel anak sebagai hasil dari pembelahan sel. Untuk memperjelas proses ini, perhatikan Gambar 3.5.
74 Biologi Kelas XII SMA dan MA
DNA induk yang akan mengalami replikasi.
Rantai DNA terbuka sampai ke ujung setiap basa N induk mendapat pasangan basa N yang baru.
Terbentuk 2 buah DNA baru yang susunan basa N-nya sama dengan induk.
Sumber: Nature of Life
Gambar 3.5 Replikasi DNA
b. Fungsi DNA DNA berfungsi menyampaikan informasi genetika dari induk ke generasi
berikutnya dan mengatur perkembangan metabolisme tubuh. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa DNA adalah gen itu sendiri. DNA dapat juga mengawasi aktivitas-aktivitas sel dengan memerintahkan pembentukan
Hereditas Hereditas
1) RNA-d RNA-d bertugas menyampaikan informasi genetika dari DNA dalam
bentuk kode-kode genetik dari inti ke ribosom di dalam sitoplasma. Kode genetika tersebut berupa urutan basa N yang disebut dengan kodon. RNA-d dibentuk oleh DNA jika dibutuhkan saja. Apabila sudah selesai melaksanakan tugasnya, RNA-d akan hancur dalam plasma. Molekul RNA-d merupakan RNA yang terpanjang di dalam sel.
2) RNA-t RNA-t dibuat oleh DNA di dalam inti sel, tetapi selalu terdapat dalam sitoplasma dan ukuran molekulnya sangat kecil. Fungsi RNA-t adalah untuk
mengangkut asam-asam amino ke ribosom yang sesuai dengan kode-kode yang terdapat pada RNA-d. Setiap asam amino memerlukan RNA-t khusus. Pada RNA-t, ada dua bagian yang penting, yaitu bagian antikodon (urutan basa N) yang berhubungan dengan kodon dan bagian lain yang mengikat asam amino.
3) RNA-r RNA-r berfungsi sebagai mesin perakit yang bergerak ke satu arah
sepanjang RNA-d. RNA-r dibuat oleh DNA dari gen khusus dalam kromatin yang melekat pada nukleolus. RNA-r meskipun tidak digunakan selalu terdapat dalam ribosom.