DNA, Pengertian, Struktur, Fungsi dan Replikasinya

Apabila kita ibaratkan suatu tubuh, maka DNA diibaratkan sebagai otak yang dapat mengatur segala proses di dalam tubuh. Di samping itu, DNA juga mempunyai peran penting dalam pewarisan sifat. DNA merupakan suatu senyawa kimia yang penting pada makhluk hidup. Tugas utamanya membawa materi genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya. DNA juga merupakan senyawa polinukleotida yang membawa sifat-sifat keturunan yang khas pada kromosom.

DNA pertama kali ditemukan oleh F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan sel eritrosit burung, selanjutnya dinamakan sebagai nuklein. Penemuan lain dilakukan oleh Fischer (1880), yaitu tentang adanya zat pirimidin (yang berupa Sitosin dan Timin) dan dua purin (Adenin dan guanin). Setelah penemuan tersebut, dilengkapi pula dengan penemuan Levine (1910) tentang gula 5 karbon ribosa, gula deoksiribosa, dan asam fosfat dalam inti. Keberadaan DNA tersebut sebagian besar di dalam nukleus (inti sel). Tetapi ada juga yang terdapat pada mitokondria.

1. Struktur DNA

Molekul DNA memiliki susunan kimia yang sangat kompleks dan rantai nukleotida yang panjang. DNA merupakan rangkaian nukleotida dan setiap nukleotida tersusun dari substansi dasar seperti berikut.

a. Senyawa Fosfat

Senyawa fosfat berfungsi untuk mengikat molekul gula satu dengan gula yang lain.

b. Gula Pentosa (deoksiribosa)

Gula pentosa membentuk rangkaian gula fosfat yang merupakan tulang punggung atau kekuatan dari struktur double helix DNA.

c. Basa nitrogen

Basa nitrogen ini terikat pada setiap molekul gula.

Basa nitrogen dibedakan menjadi dua.

1) Basa Purin

Basa purin dengan struktur cincin ganda yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) seperti terlihat pada Gambar berikut!

2) Basa pirimidin

Basa pirimidin dengan struktur cincin tunggal yaitu Timin (T) dan Sitosin (S) seperti terlihat pada Gambar berikut!

Basa nitrogen yang terdiri atas purin (Adenin dan Guanin) dan pirimidin (Sitosin dan Timin) akan membentuk rangkaian senyawa kimia dengan gula pentosa, membentuk nukleosida. Nukleosida bersenyawa dengan gugus fosfat membentuk nukleotida, yang mempunyai bentuk rantai panjang. Untuk lebih jelasnya, lihatlah gambar berikut!.

Nukleotida

Nukleotida inilah yang akan menyusun molekul DNA. Satu molekul DNA terdiri atas ratusan atau ribuan nukleotida. Nukleotida-nukleotida tersebut membentuk rantai panjang yang disebut polinukleotida. Antara rantai polinukleotida satu dengan yang lainnya saling berhubungan pada bagian basa nitrogen.

Coba Anda bayangkan, molekul DNA yang mikroskopis selalu membawa ribuan nukleotida. Hal ini merupakan struktur yang sangat rumit sekali. Agar lebih jelas dengan struktur DNA, dapat

Anda lihat pada Gambar berikut!

Struktur DNA

Jika diamati, bentuk struktur dari molekul DNA tersebut, sebenarnya merupakan struktur DNA double helix (tangga tali berpilin), seperti terlihat pada Gambar berikut!

Struktur double helix

Model struktur DNA tersebut ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953. Model struktur DNA ini kemudian disebut dengan model DNA Watson-Crick.

Coba Anda perhatikan bentuk tangga tersebut! Bagian ibu tangga tersusun dari deretan gugusan gula pentosa dan asam fosfat, sedangkan bagian anak tangga tersusun dari dua basa nitrogen yang berpasangan antara purin dengan pirimidin, dengan pasangan yang mungkin terjadi yaitu Adenin dengan Timin, sedangkan Guanin dengan Sitosin. Antara dua basa nitrogen yang berpasangan yaitu antara Adenin dengan Timin, antara Guanin dengan Sitosin dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan jenis ikatan yang lemah, tetapi karena hal inilah justru akan membantu dalam proses pembelahan dan sintesis protein. Ikatan hidrogen itu dapat dilihat pada Gambar berikut.

Diagram ikatan hidrogen

2. Fungsi DNA

Dari materi yang sudah disampaikan dapat diketahui bahwa DNA merupakan struktur yang sangat kompleks yang tersusun dari polinukleotida. Fungsi atau peranan DNA ini sebenarnya tidak sekadar sebagai pembawa materi genetik, melainkan juga menjalankan fungsi yang sangat kompleks pula, antara lain:

1. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.
2. Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.
3. Melakukan sintesis protein.
4. Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri (replikasi).
5. Sebagai heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis senyawa lain.

3. Replikasi DNA

Replikasi adalah kemampuan DNA untuk dapat menggandakan diri.

Proses-proses yang terjadi saat terjadinya replikasi adalah sebagai berikut.

1. Ikatan hidrogen membuka sehingga kedua pita akan memisah.
2. Pita saling memisah. Basa nitrogen pada masing-masing pita berfungsi sebagai cetakan yang mengatur pengikatan basa komplementer (basa pelengkap) pada pita baru yang dibentuk.
3. Masing-masing pita lama membentuk pita baru, sehingga menghasilkan dua pita double helix.

Proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase, enzim poli- merase, dan ligase. Replikasi DNA dapat terjadi melalui tiga kemungkinan:

a. Konservatif

Replikasi konservatif ini melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk tetap tidak berubah, kemudian digunakan untuk mencetak dua pita double heliks DNA yang baru.

b. Semikonservatif

Replikasi semikonservatif ini melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk terpisah, kemudian mensintesis pita DNA yang baru dengan cara melengkapi (komplementasi) pada masing-masing pita DNA induk tersebut.

c. Dispersif

Dispersif ini melalui cara, yaitu kedua pita double heliks induk terputus membentuk segmen-segmen pita DNA yang baru, kemudian segmen pita DNA induk akan disambung dengan segmen pita DNA baru. Sehingga pada peristiwa ini hasil akhirnya adalah segmen pita DNA induk dengan segmen pita DNA yang baru yang tersebar pada pita double heliks DNA yang terbentuk.