Struktur dan Fungsi DNA

Substansi dasar nukleus terdiri atas nukleoprotein yang dibangun oleh senyawa protein dan asam nukleat. Ada dua jenis asam nukleat yang berkaitan dengan hereditas, yaitu DNA dan RNA. Keduanya bertanggung jawab terhadap sintesis protein serta mengontrol sifat-sifat keturunan.

Bagaimana Struktur DNA ?
Molekul DNA pertama kali diisolasi oleh F. Miescher pada tahun 1869 dari sel spermatozoa. Ia tidak dapat mengenali sifat zat kimia tersebut secara pasti, kemudian menyebutnya sebagai nuklein. Nuklein ini berupa senyawa kompleks yang mengandung unsur fosfor sangat tinggi.
Nuklein selanjutnya dikenal sebagai gabungan asam nukleat dan protein sehingga sering disebut nukleoprotein.

Dalam kedua jenis asam nukleat ini (DNA dan RNA) terdapat dua basa nitrogen yaitu purin dan pirimidin. Keduanya ditemukan oleh Fischer pada tahun 1880.

Pada penelitian selanjutnya, Kossel menemukan dua jenis pirimidin, yaitu sitosin ( S ) dan timin ( T ) serta dua jenis purin, yaitu adenin ( A )  dan guanin ( G ).
Selain basa purin dan pirimidin, dalam asam nukleat Levine (1910) mengenali gula berkarbon lima, yaitu ribosa dan deoksiribosa. Ia juga menyatakan adanya asam fosfat dalam asam nukleat.

W.T. Atsbury merupakan orang pertama yang mengemukakan gagasan tentang struktur tiga dimensi DNA. Ia menyimpulkan bahwa DNA sangat padat, polinukleotida penyusunnya berupa timbunan nukleosida pipih yang teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang.

Apakah nukleotida dan nukleosida itu?

James Watson dan Francis Crick (1953) mengemukakan suatu model struktur DNA yaitudouble helix(tangga berpilin).
Menurut mereka, DNA memiliki struktur sebagai berikut.

1) Gula dan fosfat sebagai rantai atau tangga utama.

2) Basa nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan  tetap, yaitu:
a) guanin dengan sitosin (dihubungkan oleh tiga atom H), G = S , dan b) timin dan adenin (dihubungkan oleh dua atom H), T = A.

Berdasarkan hasil penelitian Watson dan Crick dapat disimpulkan bahwa DNA terdiri atas gula pentosa (deoksiribosa), fosfat (PO4–), dan basa nitrogen yaitu purin meliputi guanin (G) dan adenin (A) serta pirimidin yang meliputi timin (T) dan sitosin (C = Cytosin).

Rangkaian kimia antara deoksiribosa dengan purin dan pirimidin disebut nukleosida (deoksiribonukleosida).
Nukleosida tersebut akan berikatan dengan fosfat membentuk nukleotida (deoksiribonukleotida). Gabungan dari nukleotidanukleotida akan membentuk suatu DNA.

Jadi, molekul DNA merupakan polimer panjang dari nukleotida yang dinamakan polinukleotida.

DNA dapat menentukan sifat genetik suatu individu karena setiap makhluk hidup mempunyai urutan pasangan basa yang spesifik dan berbeda dengan yang lain. Perbedaan urutan pasangan basa antarindividu dapat dilihat pada saat sequence (proses pengurutan basa) dalam analisis DNA.
DNA dapat berfungsi sebagai heterokatalitik (mensintesis molekul lain seperti RNA) dan otokatalitik (replikasi ).

Bagaimana Replikasi DNA terjadi ?
Replikasi DNA akan menghasilkan DNA baru.

Ada tiga hipotesis yang menjelaskan terjadinya replikasi DNA.
Hipotesis pertama menyatakan bahwa bentuk double helix DNA yang lama tetap dan langsung menghasilkan double helix yang baru disebut konservatif.

Hipotesis kedua menyatakan double helix akan terputus-putus, selanjutnya segmen-segmen tersebut akan membentuk segmensegmen baru yang bergabung dengan segmen lama membentuk DNA baru. Hipotesis ini disebut dispersif.
Hipotesis ketiga menyatakan dua pita spiral dari double helix memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya disebut semikonservatif.

Teori replikasi DNA oleh Watson dan Crick menyatakan bahwa proses replikasi terjadi secara semikonservatif. Hipotesis ini mendapat dukungan kuat dari M.S. Meselson dan F.W. Stahl. Mereka menggunakan bakteri Escherichia coli sebagai organisme percobaan. E. coli dapat hidup pada garam anorganik jika dalam garam
tersebut terdapat sumber atom nitrogen untuk pembuatan protein dan asam nukleat. Meselson dan Stahl memakai ion amonium (NH4⁺) dalam penelitiannya. Meskipun isotop nitrogen yang paling lazim 14N, tetapi mereka menggunakan ion
amonium yang mengandung isotop nitrogen yang lebih berat, yaitu 15N.

Selain memerlukan deoksiribonukleotida, dalam proses replikasi DNA juga memerlukan beberapa enzim berikut.
1) Helikase, enzim ini berfungsi menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal polinukleotida.
2) Polimerase, berfungsi merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru.
3) Ligase, berfungsi menyambung nukleotida ulir tunggal DNA yang baru terbentuk.
Terus, apa fungsi DNA ?

DNA memiliki beberapa fungsi di antaranya membawa informasi genetik, membentuk RNA, dan mengontrol aktivitas sel baik secara langsung maupun tidak langsung. DNA juga berperan penting dalam proses sintesis protein.

Fungsi DNA sebagai heterokatalitik yaitu mensintesis molekul lain seperti RNA. RNA merupakan hasil transkripsi DNA. Sel prokariotik dan eukariotik mengandung asam inti yang disebut asam ribonukleat (RNA).

Selain memiliki kemampuan replikasi, DNA juga memiliki kemampuan transkripsi yaitu membuat salinan kode-kode genetik menjadi kodon pada rantai RNA duta.

Demikian tadi uraian mengenai struktur dan fungsi DNA (Deoxiribonucleid Acids) atau ADN (Asam Deoksiribonukleat).

Sumber : Sembiring L,2009,Biologi Kelas XII untuk SMA/MA,Jakarta,Pusat Perbukuan Nasional Departemen Pendidikan Nasional.