BAB IV APLIKASI MODEL
HIDDEN MARKOV DISKRET PADA DNA
Pada Bab ini dijelaskan mengenai DNA cendawan pada spesies Aspergillus niger
[
http:www.ncbi.nlm.gov 06052009] sebagai data input yang digunakan
sebagai data pengamatan dan akan dibahas aplikasi model Hidden Markov diskretnya. Untuk memudahkan perhitungan dan analisis data, dibuat program
komputasi berbasis pemprograman fungsional menggunakan Mathematica 7.0.
4.1 DNA Sebagai Materi Genetik DNA
Asam deoksiribonukleat , lebih dikenal dengan DNA deoxyribonucleic acid,
adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum
bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus dan virus tidak termasuk organisme seperti HIV Human
Immunodeficiency Virus. DNA merupakan molekul paling terkenal saat ini, sebab molekul ini merupakan substansi penurunan sifat. Faktor-faktor turunan
Mendel dan gen-gen Morgan mengenai kromosom sesungguhnya tersusun dari
DNA dan dapat disimpulkan bahwa DNA merupakan bahan dasar penyusun gen.
Struktur DNA
Serangkaian studi genetik yang dikombinasikan dengan studi kimia, telah membawa kepada kesimpulan bahwa material genetik disusun oleh asam nukleat,
yaitu Asam deoksiribonukleat DNA atau Asam Ribonukleat RNA. Asam Deoksiribonukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3 macam
molekul, yaitu 1
gula pentosa deoksiribosa 2
fosfat PO
− 4
3 basa nitrogen, terdiri dari
a. purin: GuaninG dan AdeninA
b.
pirimidin: TiminT dan SitosinC DNA terbentuk dari empat tipe nukleotida, yang berikatan secara kovalen
membentuk rantai polinukleotida rantai DNA atau benang DNA dengan tulang punggung gula-fosfat tempat melekatnya basa-basa. Dua rantai polinukleotida
saling berikatan melalui ikatan hidrogen antara basa-basa nitrogen dari rantai yang berbeda. Semua basa berada di dalam double helix dan tulang punggung gula-
fosfat berada di bagian luar. Purin selalu berpasangan dengan pirimidin A-T, G- C. Perpasangan secara komplemen tersebut memungkinkan pasangan basa
dikemas dengan susunan yang paling sesuai. Hal ini bisa terjadi bila kedua rantai polinukleotida tersusun secara antiparalel.
Erwin Chargaff Campbell et al. 2002 menganalisis komposisi basa DNA dari sejumlah organisme yang berbeda. Pada tahun 1947. Ia melaporkan bahwa
komposisi DNA berbeda-beda antara satu spesies dengan spesies lainnya. Dalam DNA dari spesies apa pun yang dipilih, banyaknya keempat basa nitrogen ini
tidaklah sama tetapi hadir dalam rasio yang khas. Chargaff juga menemukan adanya keteraturan yang agak ganjil dalam rasio dari basa-basa nukleotida ini.
Dalam DNA setiap spesies yang dipelajarinya, jumlah adenin kurang lebih sama dengan jumlah timin, dan jumlah guanine kurang lebih sama dengan jumlah
sitosin. Sebagai contoh pada DNA manusia, keempat basa ini hadir dalam persentase: A= 30,9 dan T=29,4; G=19,9 dan C=19,8. Kesamaan
A=T dan G=C, yang kemudian dikenal sebagai aturan Chargaff, baru dapat dijelaskan setelah ditemukannya untai
ganda.
Gambar 1 Pembentukan secara skematik struktur dsDNA dari gula fosfat
sebagai backbone dan basa nukleotida A. Bentuk skematik double-helix DNA B.
Struktur untaian helix DNA ditentukan oleh tumpukan stacking basa-basa nukleotida berdekatan yang ada pada satu untai, sedangkan struktur untai
gandanya ditentukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang berpasangan.
4.2 Data input DNA
Kategori