DNA

DNA (Deoxybribonucleic Acid) atau asam deoksiribonukleat adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama yang menyimpan intruksi genetika setiap organisme dan beberapa virus. DNA terletak di dalam sel. DNA juga menentukan sifat organisme yang diturunkan.

Dilansir Encyclopaedia Britannica (2015), DNA merupakan bahan kimia organik dari struktur molekul komplek yang ditemukan di semua sel prokariotik dan eukariotik dan dalam banyak virus. DNA mengode informasi genetik untuk transmisi sifat-sifat bawaan.

Ilmuwan pertama yang meneliti tentang DNA itu sendiri terurut ke belakang dari penemuan ahli fisika Swiss Friedrich Miescher pada 1869. Dalam “Discovering DNA: Friedrich Miescher and the Early Years of Nucleic acid Research”, dimuat dalam Human Genetics, R. Dahm menyebut Miescher lebih dulu mengisolasi molekul asam nukleat dari sebuah perban bekas operasi.

Seiring waktu, sejumlah ilmuwan lain mengembangkan temuan itu, dari pengisolasian RNA (Ribonucleic acid) hingga DNA. Setelah Miescher, pada 1909 Phoebus Levene mengidentifikasi basa, senyawa gula, dan senyawa nukleat fosfor dari RNA. Dua dekade berselang (1929) ia juga yang mengidentifikasi senyawa gula deoxyribose hingga menjadikannya DNA.

Pada 1933, Jean Brachet menemukan inti sel nucleus dalam DNA. Empat tahun berselang, William Astbury menemukan DNA memiliki struktur reguler lewat penguraian melalui x-ray. “Penampakan” DNA yang dikristalisasi pertamakali lewat foto x-ray diambil pertamakali oleh Raymond Gosling pada 1952, dinamakan Photo 51, di mana foto itu diakui sebagai model pertama DNA dengan struktur double-helix.

Struktur DNA

DNA memiliki dari berbagai sebuah polimer. Polimer memiliki beberapa satuan/dasar berulang (nukelotida). Nukleotida dibentuk oleh tiga komponen yaitu satu gugus gula pentosa memiliki lima karbon biasa disebut deoksiribosa, satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen. Gugus fosfat berikatan dengan gugus gula melalui karbon nomor urut ke lima (ke 5’). Sedangkan basa nitrogen terikat dengan gugus gula melalui karbon nomor urut satu.

• Gugus Fosfat
  Gugus fosfat adalah unsur non organik dengan rumus molekul PO₄^3-. Unsur tersebut berperan sebagai agen buffer.
• Gula deoksiribosa
  Gula deoksiribosa adalah monosakarida dengan rumus molekul H-(C=O)-(CH₂)- (CHOH)3-H. Gula deoksiribosa mempunyai lima karbon gula ribosa yang kehilangan satu atom oksigen. Gula tersebut melekat pada fosfat dan satu dari basa nitrogen.
• Basa nitrogen (nukleobasa)
  Basa nitrogen adalah molekul organik dengan atom nitrogen yang memiliki sifat kimiawi basa. Dalam nukleobasa tersebut ditemukan beberapa senyawa, yakni:
  • Adenina
  • Guanina
  • Sitosina
  • Timina

Nukleotida terhubung dengan nukleotida lainnya melalui gugus fosfat dengan membentuk ikatan kovalen yang sangat kuat yaitu ikatan ester kovalen atau biasa disebut ikatan fosfodiester. Ikatan antara Nukleotida – nukleotida ini membentuk rantai polinukleotida.

DNA terbentuk oleh dua rantai polinukleotida. Kedua rantai polinukleotida tersebut memiliki orientasi yang saling berlawanan atau antiparalel. Rantai yang satu mempunyai orientasi 5’-> 3’. Sedangkan rantai lainnya berorientasi 3’ -> 5’.

Pada masing-masing rantai polinukleotida terdapat ujung dengan gugus fosfat bebas (5’-Fosfat) dan ujung dengan gugus -OH bebas (3’-hidroksil). Angka 5’ dan 3’ merujuk posisi karbon nomor 5 dan 3 pada cincin gugus gula.

Kedua rantai polinukleotida tersebut saling berikatan satu dengan yang lainnya melalui ikatan hidrogen yang terbentuk antara pasangan basa nitrogen. Basa nitrogen dalam DNA selalu berpasangan antara kelompok purin dan pirimidin, yaitu Adenin (A) berpasangan dengan Timin (T), dan cytosine (C) berpasangan dengan Guanin (G).

Ikatan antara A – T membentuk dua ikatan hidrogen, sedangkan antara C – G membentuk tiga ikatan hidrogen. Adanya tiga ikatan hidrogen ini menghasilkan ikatan C – G lebih kuat dari ikatan A – T. Spesifisitas pasangan basa ini disebut dengan komplementaritas.

Proporsi basa A dan T serta G dan C selalu sama, sehingga komposisi DNA dapat dinyatakan dengan kandungan G + C atau G + C content yang nilainya antara 26 sampai 74 persen. Hal ini dikenal sebagai Hukum Chargaff. Pada tahun 1950, Erwin Chargaff mempublikasikan hasil penelitiannya terkait dengan komposisi basa DNA untuk berbagai makhluk hidup.

Kerangka gula deoksiribosa dan fosfat yang membangun struktur DNA terletak di bagian luar, sedangkan basa purin dan pirimidin terletak di bagian dalam untaian helix. Basa-basa purin dan pirimidin yang berpasangan terletak pada bidang datar yang sama dan tegak lurus terhadap aksis untaian DNA.

Ukuran diameter untaian DNA adalah 20 angstrom. Ukuran diameter ini bersifat konstan karena basa purin selalu berpasangan dengan basa pirimidin. Pasangan – pasangan basa yang berurutan memiliki jarak 3,4 angstrom satu sama lainnya dan berrotasi sebesar 36 derajat.

Struktur untaian berulang setiap 10 basa, ini artinya ada sepuluh pasangan basa setiap satu putaran untaian. Untaian DNA memiliki dua lekukan atau groove eksternal yaitu lekukan besar atau mayor groove dan lekukan kecil atai minor groove.

DNA manusia memiliki sekitar 3 miliar nukleotida, dan lebih dari 99.9% persen nukleotida tersebut adalah sama pada semua orang. Molekul DNA sangat panjang, sehingga tidak dapat masuk ke dalam sel tanpa kemasan yang tepat. Agar muat di dalam sel, maka DNA digulung dengan membentuk struktur yang disebut kromosom. Setiap kromosom mengandung molekul DNA tunggal. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, yang ditemukan di dalam inti sel.

Menurut pakar neurogenetika dan biologi molekuler dr. Roslan Yusni Hasan atau biasa disapa Ryu Hasan, DNA itu semacam kode genetik dalam tubuh makhluk hidup, termasuk manusia. Sederhananya ia mengibaratkan DNA adalah unsur terkecil dari sebuah buku besar catatan diri manusia yang namanya genom.

“Genom/buku ini terdiri dari 23 bab yang namanya kromosom. Tiap bab/kromosom terdiri dari ribuan cerita/gen. Nah, gen disusun oleh paragraf-paragraf yang namanya exon dan intron. Exon ibarat cerita utama dan intron adalah iklan namun sama-sama penting. Tiap paragraf/exon dan intron disusun oleh kata yang namanya codon. Setiap kata/codon disusun oleh yang namanya basa. Ya A,C,G,T (adenine, cytosine, guanine, thymine) itu. Setiap kata itu awalnya disebut RNA dan kemudian menjadi DNA,” ujar Ryu Hasan dalam perbincangannya dengan Historia.

Fungsi DNA

Ada beberapa fungsi yang DNA di dalam tubuh, yakni:

Pembawa informasi genetika

DNA memiliki fungsi pembawa informasi genetik makhluk hidup. Di mana DNA membawa instruksi bagi pembentukan ciri dan sifat manusia. Bisa dikatakan sebagai pengenal dari orang yang tidak memiliki indentitas.

Perantara duplikasi diri dan pewaris sifat

DNA mengandung semua informasi sifat manusia hidup. DNA terdiri dari 46 kromosom.

Ekspresi informasi genetik

Gen-gen membawa informasi untuk membentuk protein tertentu. Proses tersebut terjadi melalui mekanisme sintesis protein. DNA terdiri atas kode genetik dan informasi genetika yang ada di dalam tubuh dapat di ekspresikan oleh DNA.

Bermanfaat dalam bidang forensik

DNA juga bisa membantu tugas kepolisian untuk mengungkap kasus kejahatan. Di mana membantu identifikasi tersangka dengan memakai pelacakan DNA.

Mendeteksi penyakit

DNA juga memilik fungsi untuk mendeteksi penyakit yang diderita seseorang. Caranya dengan melakukan test DNA. Tes DNA, digunakan untuk berbagai alasan, termasuk untuk mendiagnosis gangguan genetik. Menentukan apakah seseorang merupakan pembawa mutasi genetik yang dapat mereka sampaikan kepada anak-anak mereka.

Selain itu memeriksa apakah seseorang berada di risiko penyakit genetik. Hasil tes DNA bisa memiliki implikasi bagi kesehatan seseorang. Tes tersebut sering diberikan bersama dengan konseling genetik untuk membantu individu memahami hasil dan konsekuensi dari tes tersebut.