Struktur Antiparalel Double Helix DNA

 Dalam tulisan sebelumnya sudah dijelaskan bahwa DNA ialah suatu molekul besar yang kompleks dan terdiri atas dua pita panjang yang saling berpilin untuk membentuk heliks ganda, dengan setiap pitanya termasuk suatu polimer dari ratusan sampai ribuan nukleotida. Jadi Secara umum, ciri-ciri struktur DNA adalah heliks ganda (double helix), tersusun atas basa Purin yaitu Adenin dan Guanin dengan basa Pirimidin yaitu Timin dan Sitosin. Dan merupakan polimer dari monomer nukleotida dengan material penyusun yaitu gugus Fosfat, gula Deoksiribosa dan basa Nitrogen.

DNA didalam inti Kromosom

Struktur DNA

DNA terletak di dalam kromosom pada inti sel atau nukleus, jika dijabarkan struktur pengorganisasian DNA di dalam sel yaitu terpintal dengan empat jenis protein histon membentuk nukleosom. Terdapat dua macam jenis dalam satu protein histon, sehingga semuanya ada delapan protein histon untuk setiap nukleosom. Kumpulan nukleosom akan memadat dan melipat atau mengalami supercoiling membentuk benang kromatin. Selanjutnya benang kromatin akan kembali melipat dengan bantuan protein histon kemudian terkondensasi membentuk kromosom. Setiap manusia yang normal mempunyai 23 pasang kromosom yang terdiri atas 22 pasang kromosom somatik yang disebut dengan autosom dan 1 pasang kromosom seks. Kromosom seks pada wanita berbeda dengan kromosom seks pada pria. Wanita mempunyai 2 salinan dari kromosom X atau XX, sedangkan pria mempunyai satu X dan satu kromosom Y. Setiap organisme mempunyai jumlah kromosom yang berbeda-beda, misalnya lalat hanya mempunyai 4 pasang kromosom dan simpanze mempunyai 24 pasang kromosom. kromosom akan terlihat jika diamati saat metafase pada saat pembelahan sel.

DNA merupakan makromolekul polinukleutida yang tersusun atas polimer nukleotida yang mencapai ratusan hingga ribuan. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen:

Gula Pentosa yaitu Deoksiribosa. Gula Deoksiribosa merupakan modifikasi gula Ribosa (atom 5C) dengan rumus molekul H-(C=O)-(CH2)- (CHOH)3-H, dimana pada atom karbon (C) nomor 2 kehilangan satu atom oksigennya.

Gugus Fosfat. Fosfat adalah komponen non-organik dengan rumus molekul PO43-, komponen ini berperan sebagai agen buffer. Terikat pada atom C nomor 5 pada gula Pentosa.

Basa Nitrogen. Terikat pada atom C nomor 1 pada gula Pentosa. Basa Nitrogen tersusun dari basa Purin (Adenin (A) dan Guanin (G)), dan basa Pirimidin (Timin (T) dan Sitosin (C)).

Basa Purin dan basa Pirimidin yang terikat pada Deoksiribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan Nukleosida atau Deoksiribonukleosida dan disebut Nukleutida ketika terikat dengan gugus Fosfat. Nukleusida merupakan prekursor elementer dalam sintesis DNA. Prekursor merupakan suatu unsur awal pembentukan senyawa deoksiribonukleosida dengan gugus Fosfat.

Double Helix DNA bersifat Antiparalel

Double Helix pada struktur DNA dapat diilustrasikan sebagai tangga rantai yang terpilin, masing-masing rantai saling melilit atau berpilin kearah kanan. Gugus Fosfat dari satu Nukleutida lalu terhubung dengan atom Karbon(C) nomor 5 pada gula Deoksiribosa dari Nukleutida terdekatnya  dan membentuk ikatan yang disebut ikatan Fosfodiester. Ikatan antara Fosfat dengan Deosiribosa merupakan kerangka atau Backbone yang menentukan bentuk atau struktur dari DNA yang berpilin. Kerangka  DNA ini terletak dibagian luar molekul yang tersusun dari molekul Fosfat, atom Oksigen, atom Karbon dan atom  Hidrogen.

Sedangkan antara basa Purin pada suatu nukleotida akan membentuk ikatan Hidrogen sebagai pasangan tetap dengan basa Pirimidin dari Nukleotida. Pada untaian DNA, ikatan ini diilustrasikan sebagai anak tangga, letaknya disebelah dalam untaian. Adenin berpasangan dengan Timin membentuk dua ikatan Hidrogen, ikatannya disebut ikatan rangkap dua. Sementara Guanin, berpasangan dengan Sitosin membentuk tiga ikatan Hidrogen dan disebut ikatan rangkap tiga. Komposisi basa nitrogen antar spesies yang berbeda memiliki rasio atau  perbandingan yang berbeda, namun komposisi basa nitrogen pada masing-masing spesies terdapat keteraturan. Persentase Adenin 30,9% hampir sama dengan Timin yang persentasenya  29,4%, dan persentase Guanin 19,9% hampir sama dengan jumlah persentase Sitosin yaitu 19,8%. Dengan kata lain jumlah Purin sama dengan jumlah Pirimidin hal ini sesuai dengan "Hukum Chargaff". Lalu masing-masing basa Nitrogen saling terhubung dengan Deoksiribosa atau satu Nukleosida membentuk sebuah ikatan, diantaranya, ikatan antara Adenin dan Deoksiribosa yang disebut Deoksiadenosin monofosfat (AMP), ikatan antara Guanin dan Deosiribosa yang disebut Deoksiguanosin monofosfat (dGMP), ikatan antara Sitosin dan Deoksiribosa yang disebut Deoksitidin monofosfat (dCMP), dan ikatan antara Timin dan Deoksiribosa yang disebut Deoksitimidin monofosfat (dTMP).

Ketiga komponen tersebut, yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus fosfat membentuk suatu molekul yang kemudian disebut dengan Nukleotida. Gabungan dari berbagai Nukleotida akan membentuk suatu polimer yang disebut dengan Polinukleotida.

DNA double helix punya kutub dengan orientasi yang antiparalel atau berlawanan diujung untai Polinukleotida. Ujung satunya terdapat ikatan antara Fosfat dengan Deoksiribosa yang diberi nama ujung 5' atau 5 P, dan ujung satunya lagi antara Hidroksil dengan Deoksiribosa, ini disebut sebagai ujung 3'atau 3 OH. Kedua untaian berjajar membentuk double helix  secara antiparalel. Rantai yang satunya berorientasi dari ujung 5' ke 3' dan yang satunya lagi berorientasi dari ujung 3' ke 5'. Jika untai yang satu berujung 5' maka untai komplementernya berujung 3' begitu juga sebaliknya. Dalam penulisan molekul DNA double helix, umumnya hanya ditulis salah satu rantainya saja. Contoh ATGCAATTCCGG, dalam hal ini A (Adenin) adalah ujung 5 P dan yang sebelah adalah G yaitu ujung 3 OH, sehingga dapat ditulis P-5'-ATGCAATTCCGG-3'-OH. Untuk menyederhanakan tulisan bisa dengan menghilangkan Fosfat dan OH-nya dan dikelompokkan setiap 3 basa-nya menjadi 5' ATG-CAA-TTC-CGG 3'. Karena dua untai DNA bersifat antiparalel, jika rantai yang satu 5' ATG-CAA-TTC-CGG 3' maka rantai komplementernya 3' TAC-GTT-AAG-CC 5'. Jika rantai yang satu tertulis A maka dirantai yang satunya adalah T, begitu juga antara G dengan C, dengan pasangan ujung 5' dan ujung 3'.

Diameter untaian DNA adalah 20 Å (Armstrong)atau 2 nm, pasangan basa yang berurutan berjarak 0,4 nm atau 3,4 Å dengan  orientasi putaran 36°. Terdapat 10 pasangan basa dalam satu putaran untaian dengan panjang 3,4 nm. Untaian DNA mempunyai dua lekukan atau Groove eksternal yaitu lekukan besar atau mayor Groove dan lekukan kecil atau minor Groove. Kedua lekukan ini berperan sebagai tempat menempelnya suatu protein.

Fungsi DNA

1. Fungsi DNA sebagai bahan warisan sel

DNA atau Asam deoksiribonukleat merupakan bahan yang dapat diwariskan pada semua sel. DNA seara tepat bereplikasi (memperbanyak diri) selama setiap generasi sel.

Pada saat sel melakukan pembelahan, salinan yang identik dengan DNA parental dibagikan ke setiap sel anak. Sehingga, DNA menyediakan instruksi untuk semua generasi masa depan sel tunggal dan keseluruhan organisme multiseluler.

2. Fungsi DNA dalam mengendalikan aktivitas sel

DNA dalam mengendalikan aktivitas sel dilakukan dengan menentukan sintesis enzim dan protein lainnya.

Seperti yang diketahui, protein adalah kelas molekul dengan keanekaragamn fungsi selular esensial paling besar; protein berfungsi sebagai katalisator dan mengatur reaksi metabolik, menyediakan bahan mentah untuk struktur sel, memungkinkan pergerakan, berinteraksi dengan lingkungan dan sel lain, dan mengendalikan pertumbuhan serta pembelahan sel.

3. Fungsi DNA sebagai kumpulan unit informasi

Gen yang merupakan fragmen fragmen fungsional pada DNA berfungsi dalam menentukan rangkaian asam amino suatu protein. Banyak gen baik itu ribuan hingga jutaan gen yang berlainan dibutuhkan untuk membuat seluruh protein yang penting dalam sebuah sel.

Berbagi :