Asam deoksiribonukleat: Pengertian, struktur dan fungsinya

Asam nukleat mengacu pada salah satu kelompok senyawa kompleks yang terbuat dari rantai linear nukleotida monomer. Setiap komponen nukleotida, pada gilirannya, terdiri dari asam fosfat, gula, dan basa nitrogen. Asam nukleat terlibat dalam pengawetan, replikasi, dan ekspresi informasi keturunan. Dua jenis utama asam nukleat adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).

Sejarah dan terminologi Asam deoksiribonukleat

Dokter dan ahli biologi Swiss, Friedrich Miescher [1844-1895], adalah orang pertama yang mengisolasi Asam deoksiribonukleat dari nanah dari perban yang dibuang. Molekul biologis yang saat itu bukan protein, karbohidrat, atau lipid dari inti sel darah putih. Dia memberi nama senyawa nuklein dari tempat dia bisa mengisolasinya. Sifat asam dari senyawa ini ditemukan oleh ahli kimia Jerman, Albrecht Kossel [1853 -1927]. Dia juga dikenal sebagai orang pertama yang mengidentifikasi nukleobasa: adenin, sitosin, guanin, timin, dan urasil.

Kemudian, nuklein diganti dengan asam nukleat; istilah ini diciptakan pada tahun 1889 oleh ahli patologi Jerman, Richard Altmann [1852 –1900]. [2] Nuklein yang ditemukan oleh Miescher kemudian diidentifikasi sebagai Asam deoksiribonukleat. Model heliks ganda DNA dikaitkan dengan upaya gabungan dari ahli biologi molekuler James Watson (Amerika) dan Francis Crick (Inggris) pada tahun 1953.

Model Asam deoksiribonukleat heliks ganda mereka sebagian besar didasarkan pada informasi bahwa nukleobasa berpasangan dan pada  citra difraksi sinar X (disebut Foto 51) oleh Rosalind Franklin [1920 – 1958] dan Raymond Gosling in1952. Francis Crick juga dikenal karena meletakkan dogma sentral biologi molekuler. Dogma sentralnya menggambarkan hubungan antara asam nukleat DNA dan RNA, dan protein.

Dengan itu, Crick menunjukkan bagaimana informasi akan ditransfer secara ireversibel dari asam nukleat ke protein. Lebih lanjut, ia dan rekan-rekannya menyarankan bahwa kode genetik dibaca sesuai dengan kodon di mana setiap kodon terdiri dari tiga nukleobasa. Ahli biokimia India-Amerika Har Gobind Khorana [1922 –2011], ahli biokimia Amerika Robert William Holley [1922 –1993], dan ahli biokimia dan genetika Amerika Yahudi Marshall Warren Nirenberg [1927 –2010] dapat menguraikan kode genetik dan relevansinya dengan protein sintesis. Pada tahun 1944, percobaan Oswald Avery, Colin MacLeod, dan Maclyn McCarty membantu menetapkan Asam deoksiribonukleat sebagai bahan genetik, yang selama ini diyakini sebagai protein.

Struktur Asam deoksiribonukleat

Asam deoksiribonukleat adalah polinukleotida karena terdiri dari beberapa unit monomer nukleotida yang secara kovalen terikat oleh ikatan fosfodiester 3 ‘, 5’. Ini berarti bahwa gugus 5′-fosfat dari satu nukleotida diesterifikasi dengan 3′-hidroksil dari nukleotida yang berdampingan. Setiap nukleotida, pada gilirannya, terdiri dari asam fosfat, gula deoksiribosa (5-karbon), dan basa nitrogen.

Basa nitrogen atau nukleobasa dapat berupa sitosin [C], guanin [G], adenin [A] atau timin [T]. Dua untai yang membentuk DNA membentuk struktur heliks di mana pada intinya nukleobasa saling berpasangan. Aturan pasangan basa adalah pasangan adenin dengan timin sedangkan pasangan sitosin dengan guanin. Ikatan yang bergabung dengan dua nukleobasa adalah ikatan hidrogen. Kedua helai itu antiparalel, yang artinya mereka berjalan berlawanan arah satu sama lain.

Molekul Asam deoksiribonukleat memiliki dua wilayah: wilayah pengkodean dan wilayah bukan pengkodean. Wilayah non-koding, seperti namanya, adalah bagian dari DNA yang tidak mengkode protein. Dalam sel eukariotik, DNA disusun menjadi kromosom di dalam nukleus. DNA di dalam nukleus dipadatkan oleh protein kromatin (mis. Histone). Beberapa DNA disimpan dalam mitokondria (disebut sebagai DNA mitokondria, mtDNA) dan kloroplas (disebut sebagai kloroplas DNA, cpDNA). Dalam sel prokariotik, DNA ditemukan di daerah khusus di sitoplasma yang disebut nukleoid.

Salah satu penjelasan yang mungkin mengapa DNA memiliki timin alih-alih urasil dikaitkan dengan konversi sitosin menjadi urasil dengan deaminasi spontan. Sitosin dapat berubah menjadi urasil ketika kehilangan gugus aminanya. Deaminasi sitosin ini sering terjadi. Namun demikian, kesalahan diperbaiki melalui sistem perbaikan DNA yang melekat.

struktur DNA
struktur DNA

Jika tidak diperbaiki, itu bisa menyebabkan mutasi titik. Jika urasil terdapat dalam DNA, sistem perbaikan mungkin tidak dapat membedakan urasil asli dari sitosin yang berubah menjadi urasil dan karena itu mungkin gagal membedakan urasil mana yang harus dikoreksi. Kehadiran gugus metil dalam timin (yang tidak ada dalam urasil) membantu mencegah hal ini terjadi, dengan demikian, menjaga integritas dan stabilitas kode genetik.

Fungsi Asam deoksiribonukleat

DNA mengandung informasi genetik dari banyak organisme. Biolekul ini dianggap sebagai biomolekul yang paling penting untuk keterlibatannya dalam semua fungsi seluler dan faktor keturunan. Mutasi DNA adalah sumber vital keragaman di antara spesies. Meskipun tidak semua mutasi dapat menyebabkan perubahan signifikan dalam ekspresi kode genetik, beberapa mutasi ini dapat mengarah pada peningkatan spesies, memungkinkan suatu organisme untuk memperoleh karakteristik baru yang dapat membantunya beradaptasi lebih baik atau bertahan hidup di lingkungannya.

Namun, ada juga mutasi tertentu dalam kode genetik yang bersifat patologis, yang berarti mereka dapat menyebabkan gangguan fungsi protein dan menyebabkan gangguan metabolisme dan kelainan fisik. Banyak kelainan seperti itu disebabkan oleh protein yang diduga fungsional yang tampaknya menjadi tidak cukup diproduksi atau menjadi tidak berfungsi karena mutasi pada gen yang mengkodenya.

DNA yang terdiri dari genom suatu organisme dapat diturunkan ke generasi berikutnya, baik sebagian (melalui reproduksi seksual) atau secara keseluruhan (seperti dalam kasus partenogenesis, kloning, atau mode reproduksi aseksual lainnya). Jadi, selain mewarisi fitur bermanfaat, keturunannya mungkin juga mewarisi gangguan dan penyakit tertentu dari orang tuanya.

Asam deoksiribonukleat: Pengertian, struktur dan fungsinya 1

Tinggalkan Balasan