Deoxyribonucleic acid atau DNA adalah molekul yang mengandung petunjuk yang dibutuhkan organisme untuk berkembang, hidup dan bereproduksi. Instruksi-instruksi ini ditemukan di dalam setiap sel, dan diwariskan dari orang tua kepada anak-anak mereka. Berikut ini akan diuraikan mengenai struktur DNA yang dilengkapi dengan penjelasannya.
Struktur DNA adalah terdiri dari molekul yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida mengandung gugus fosfat, kelompok gula dan basa nitrogen. Empat jenis basa nitrogen adenin (A), timin (T), guanin (G) dan sitosin (C). Urutan basa-basa inilah yang menentukan instruksi DNA, atau kode genetik. DNA manusia memiliki sekitar 3 miliar basa, dan lebih dari 99 persen dari basa-basa itu adalah sama pada semua orang.
Mirip dengan cara urutan huruf dalam alfabet dapat digunakan untuk membentuk kata, urutan basa nitrogen dalam urutan DNA membentuk gen, yang dalam bahasa sel, memberitahu sel-sel bagaimana membuat protein. Jenis lain asam nukleat, asam ribonukleat, atau RNA, menerjemahkan informasi genetik dari DNA menjadi protein.
Nukleotida terikat bersama untuk membentuk dua untai panjang yang membentuk struktur spiral yang disebut double helix. Jika Anda memikirkan struktur heliks ganda sebagai tangga, molekul fosfat dan gula akan menjadi sisi, sedangkan basa adalah anak tangga. Basis pada satu untai berpasangan dengan basa pada untai lain: pasangan adenin dengan timin, dan pasangan guanin dengan sitosin.
Molekul DNA panjang – begitu lama, pada kenyataannya, bahwa mereka tidak dapat masuk ke dalam sel tanpa kemasan yang tepat. Agar pas di dalam sel, DNA digulung rapat untuk membentuk struktur yang kita sebut kromosom. Setiap kromosom mengandung satu molekul DNA. Manusia memiliki 23 pasang kromosom, yang ditemukan di dalam inti sel.
Molekul DNA tunggal dibentuk sebagai helix ganda yang terdiri dari dua untai nukleotida yang terikat bersama. Setiap nukleotida terdiri dari basa nitrogen, gula (ribosa), dan gugus fosfat. Basa nitrogen yang sama digunakan sebagai kode genetik untuk setiap untai DNA, tidak peduli dari mana organisme itu berasal. Basis dan simbol mereka adalah adenin (A), timin (T), guanin (G), dan sitosin (C).
Basis pada setiap untai DNA saling melengkapi satu sama lain. Adenin selalu berikatan dengan timin; guanin selalu mengikat sitosin. Basis-basis ini saling bertemu di inti heliks DNA. Tulang punggung setiap helai terbuat dari kelompok deoksiribosa dan fosfat dari masing-masing nukleotida. Karbon nomor 5 dari ribosa secara kovalen terikat pada gugus fosfat nukleotida. Gugus fosfat satu nukleotida berikatan dengan karbon nomor 3 dari ribosa nukleotida berikutnya. Ikatan hidrogen menstabilkan bentuk heliks.
Urutan basa nitrogen memiliki makna, pengkodean asam amino yang bergabung bersama untuk membuat protein. DNA digunakan sebagai template untuk membuat RNA melalui proses yang disebut transkripsi. RNA menggunakan mesin molekuler yang disebut ribosom, yang menggunakan kode untuk membuat asam amino dan bergabung dengan mereka untuk membuat polipeptida dan protein. Proses pembuatan protein dari template RNA disebut terjemahan.
Penggunaan DNA dalam teknologi
Rekayasa genetika
Metode telah dikembangkan untuk memurnikan DNA dari organisme, seperti ekstraksi fenol-kloroform, dan untuk memanipulasinya di laboratorium, seperti mencerna pembatasan dan reaksi berantai polimerase. Biologi dan biokimia modern memanfaatkan teknik ini secara intensif dalam teknologi DNA rekombinan. DNA rekombinan adalah rangkaian DNA buatan manusia yang telah dirakit dari rangkaian DNA lain. Mereka dapat diubah menjadi organisme dalam bentuk plasmid atau dalam format yang sesuai, dengan menggunakan vektor virus. Organisme yang dimodifikasi secara genetis yang dihasilkan dapat digunakan untuk menghasilkan produk seperti protein rekombinan, yang digunakan dalam penelitian medis, atau ditanam di pertanian.
Profil DNA
Para ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA dalam darah, air mani, kulit, air liur atau rambut yang ditemukan di TKP untuk mengidentifikasi DNA yang cocok dari seorang individu, seperti seorang pelaku. Proses ini secara formal disebut profil DNA, tetapi bisa juga disebut “sidik jari genetik”. Dalam profil DNA, panjang bagian variabel DNA berulang, seperti pengulangan tandem pendek dan minisatelit, dibandingkan antara orang.
Metode ini biasanya merupakan teknik yang sangat andal untuk mengidentifikasi DNA yang cocok. Namun, identifikasi dapat menjadi rumit jika adegan tersebut terkontaminasi dengan DNA dari beberapa orang. Pembuatan profil DNA dikembangkan pada 1984 oleh ahli genetika Inggris Sir Alec Jeffreys, dan pertama kali digunakan dalam ilmu forensik untuk menghukum Colin Pitchfork dalam kasus pembunuhan Enderby 1988.
Perkembangan ilmu forensik dan kemampuan untuk mendapatkan kecocokan genetik pada sampel-sampel kecil darah, kulit, air liur, atau rambut telah menyebabkan pemeriksaan ulang banyak kasus. Bukti sekarang dapat diungkap yang secara ilmiah tidak mungkin pada saat pemeriksaan asli. Dikombinasikan dengan penghapusan hukum double jeopardy di beberapa tempat, ini dapat memungkinkan kasus untuk dibuka kembali di mana pengadilan sebelumnya gagal menghasilkan bukti yang cukup untuk meyakinkan juri.
Orang yang dituduh melakukan kejahatan serius mungkin diperlukan untuk memberikan sampel DNA untuk tujuan yang cocok. Pertahanan paling jelas terhadap kecocokan DNA yang diperoleh secara forensik adalah mengklaim bahwa kontaminasi silang dari bukti telah terjadi. Ini telah menghasilkan prosedur penanganan yang ketat dan teliti dengan kasus-kasus kejahatan serius yang baru.
Pembuatan profil DNA juga berhasil digunakan untuk mengidentifikasi secara positif korban insiden korban massal, tubuh atau bagian tubuh dalam kecelakaan serius, dan korban perorangan di kuburan perang massal, melalui pencocokan dengan anggota keluarga.
Pembuatan profil DNA juga digunakan dalam pengujian DNA DNA untuk menentukan apakah seseorang adalah orang tua atau kakek nenek kandung dari seorang anak dengan kemungkinan keturunan biasanya 99,99% ketika orang tua yang diduga secara biologis terkait dengan anak tersebut. Metode sekuensing DNA normal terjadi setelah lahir, tetapi ada metode baru untuk menguji paternitas saat seorang ibu masih hamil.
Bioinformatika
Bioinformatika melibatkan pengembangan teknik untuk menyimpan, menambang data, mencari dan memanipulasi data biologis, termasuk data urutan asam nukleat DNA. Ini telah menyebabkan kemajuan yang diterapkan secara luas dalam ilmu komputer, terutama algoritma pencarian string, pembelajaran mesin, dan teori basis data. Pencarian string atau algoritma pencocokan, yang menemukan terjadinya urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dikembangkan untuk mencari urutan spesifik nukleotida.
Urutan DNA dapat disejajarkan dengan rangkaian DNA lain untuk mengidentifikasi urutan homolog dan menemukan mutasi spesifik yang membuatnya berbeda. Teknik-teknik ini, terutama penyelarasan urutan berganda, digunakan dalam mempelajari hubungan filogenetik dan fungsi protein. Kumpulan data yang mewakili keseluruhan urutan DNA genom, seperti yang dihasilkan oleh Proyek Genom Manusia, sulit digunakan tanpa anotasi yang mengidentifikasi lokasi gen dan elemen pengatur pada setiap kromosom.
Wilayah sekuens DNA yang memiliki pola karakteristik yang terkait dengan gen pengode protein atau RNA dapat diidentifikasi oleh algoritma penemuan gen, yang memungkinkan para peneliti untuk memprediksi keberadaan produk gen tertentu dan fungsi yang mungkin mereka dalam suatu organisme bahkan sebelum mereka diisolasi. secara eksperimental. Seluruh genom juga dapat dibandingkan, yang dapat menjelaskan sejarah evolusi organisme tertentu dan memungkinkan pemeriksaan peristiwa evolusi yang kompleks.
Fungsi DNA adalah:
- Membawa materi genetik dari generasi ke generasi berikutnya
- Mengontrol kehidupan secara langsung maupun tidak
- Sebagai auto katalis atau penggandaan diri
- Sebagai heterokatalis atau melakukan sintetis terhadap senyawa lain