fronexton: DNA dan RNA sebagai materi genetis

dalam bahasa Inggris, adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Atau pengertian sederhananya: DNA adalah ‘perpustakaan’ yang menyimpan segala informasi makhluk hidup. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetic, artinya DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ia mengandung perintah-perintah yang memberitahu sel bagaimana harus bertindak. Ia juga menentukan bagaimana sifat organisme diturunkan dari suatu generasi ke generasi berikutnya.

Pengertian DNA

Apa itu DNA? Kami telah merangkum beberapa pengertian DNA dari berbagai sumber:

DNA adalah resep, skema, sistematika, manual, peta, cetak biru, rancangan, dan informasi biologis yang unik dari makhluk hidup. Persis seperti setiap bangunan gedung yang ada cetak birunya masing-masing (sumber: imperiumindonesia.blogspot.com).
DNA singkatan dari deoxyribonucleic acid, yaitu suatu molekul yang terdapat dalam sel semua makhluk hidup. Setiap makhluk hidup mulai dari bakteri sampai manusia memiliki DNA (sumber: untukku.com).
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme (sumber: id.wikipedia.org).
DNA, kepanjangan dari Deoxyribo Nucleic Acid, merupakan asam nukleat yang menyimpan semua informasi tentang genetika. DNA inilah yang menentukan jenis rambut, warna kulit dan sifat-sifat khusus dari manusia (sumber: kesehatan707.blogspot.com).
Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang mengandung instruksi genetik yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua organisme hidup dan beberapa virus (sumber: news-medical.net).

Jadi, kesimpulannya: DNA adalah suatu asam nukleat yang menyimpan segala informasi biologis yang unik dari setiap makhluk hidup dan beberapa virus.

DNA dapat mereplikasi yaitu membentuk salinan dirinya sendiri. Setiap untaian DNA berisi sekuens basis tertentu. Setiap basis juga dihubungkan oleh molekul gula dan fosfat. Bila basis membentuk anak tangga (horizontal), maka molekul gula dan fosfat membentuk bagian vertikal dari tangga tersebut.

Molekul-molekul DNA di tubuh kita tersusun dalam paket-paket yang disebut kromosom. Setiap manusia memiliki 23 pasang kromosom. Satu dari 23 pasang kromosom itu, yang disebut kromosom seks, berbeda pada pria dan wanita. Wanita memiliki dua kromosom X, laki-laki memiliki kromosom X dan Y. Setiap organisme memiliki jumlah kromosom yang berbeda. Misalnya, simpanze memiliki 24 pasang, pisang 11 pasang, dan lalat hanya 4 pasang.

Selanjutnya, kromosom tersusun dalam segmen-segmen pendek DNA yang disebut gen. Bila DNA adalah buku resep, maka setiap gen adalah resepnya. Resep ini memberitahu sel-sel bagaimana menjalankan fungsi dan mengekspresikan sifat tertentu. Manusia memiliki sekitar 25.000 gen. Gen inilah yang menentukan warna rambut, jenis rambut, warna kulit, warna mata, dll. Misalnya, seseorang memiliki rambut hitam keriting karena gen-gen yang diwarisi dari orangtuanya menginstruksikan sel-sel folikel rambut untuk membentuk rambut hitam dan keriting.

Struktur DNA

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu:

gugus fosfat
gula deoksiribosa
basa nitrogen, yang terdiri dari:

Adenina (A)
Guanina (G)
Sitosina (C)
Timina (T)

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai.

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. 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.

DNA terdiri atas dua untai benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk struktur heliks ganda. Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas:

Gugusan gula deoksiribosa (gula pentosa yang kehilangan satu atom oksigen)
Gugusan asam fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula)
Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula

Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk “tulang punggung” yang sangat panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen. Sedangkan fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida.

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G), serta basa pirimidin yaitu sitosin atau cytosine (C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

Ikatan A-gula disebut adenina atau adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)
Ikatan G-gula disebut guanina atau guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)
Ikatan C-gula disebut sitosina atau sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)
Ikatan T-gula disebut timina atau timidin deoksiribonukleosida (deoksiribotimidin)

Ikatan asam-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA terbentuk dari dua utas poinukleotida yang saling berpilin.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.

Penggunaan DNA Dalam Teknologi

Banyak sekali manfaat DNA. Terutama dalam hal masalah pengidentifikasi makhluk hidup. Seiring perkembangan teknologi, maka penggunaan DNA juga semakin berkembang dan bermanfaat bagi kehidupan.

DNA Dalam Forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, kulit, liur atau rambut (intinya seluruh bagian tubuh) yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit.

Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal).

Jadi, walaupun tubuh korban sudah hancur dan tidak bisa diidentifikasi lagi seperti korban peledakan bom Bali dan kecelakaan pesawat. Kita masih bisa mengenalinya dengan mengambil sampel DNA dari salah satu bagian tubuh korban. Kita juga bisa mengetahui siapa keluarga korban, siapa yang membunuh atau siapa yang pertama kali menganiaya korban bila tersangka lebih dari 1 orang.

Metode ini adalah salah satu teknik paling tepercaya untuk mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang. Maka dari itu, TKP harus steril dan dipasangi garis polisi.

DNA Dalam Komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.

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.

Tes DNA

Tes DNA adalah analisis terhadap pola DNA (profil genetik) seseorang. Untuk keperluan tes DNA, sampel sel diambil dari jaringan tubuh (biasanya kulit). DNA kemudian dimurnikan dari sel-sel tersebut dan pola variasinya dibaca dengan mesin sekuensing DNA seperti pembacaan barcode. Hasil pembacaan barcode DNA ini kemudian dianalisis.

DNA dari tubuh seseorang akan 100% sama, dari mana pun Anda mengambil sampelnya. Setiap orang memiliki pola DNA yang unik, seperti halnya sidik jari. Karena setengah dari pola DNA diwariskan dari ibu dan setengah diwariskan dari ayah, setengah dari garis-garis dalam barcode DNA anak akan berderet seperti pada DNA ayah, setengah lainnya seperti pada DNA ibu. Bila tidak ada hubungan orangtua-anak, tidak akan terdapat 50% kesamaan tersebut. DNA di antara saudara sekandung juga memiliki beberapa kesamaan, namun tidak seperti pada orangtua-anak.

Dalam tes DNA post-mortem seperti pada korban kecelakaan pesawat terbang, hasil tes digunakan untuk mengidentifikasi pemilik tubuh korban dan menyatukan bagian-bagian tubuhnya yang terpisah.

Sejarah DNA

Pada tahun 1865, Gregor Mendel menduga bahwa suatu bagian dari sel bertanggungjawab atas sifat yang diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya

DNA pertama kali berhasil dimurnikan/diisolasi pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel.

Pada tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat. Dengan penelitian lebih lanjut, diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga merupakan polinukleotida.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif.

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.

Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.

Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

Sumber:

Asam deoksiribonukleat (id.wikipedia.org)

Apa itu DNA? (kesehatan707.blogspot.com)

Apa itu DNA? (news-medical.net)

APA ITU DNA? (imperiumindonesia.blogspot.com)

Apa itu DNA..? (untukku.com)

Struktur DNA (desybio.wordpress.com)

Apakah Tes DNA? (majalahkesehatan.com)