DNA

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Lompat ke: pandu arah, cari
Penyalinan DNA

Asid Deoksiribonukleik (DNA) merupakan komponen kimia utama kromosom dan merupakan bahan yang menghasilkan gen. Ia kadang kala dipanggil molekul warisan, kerana DNA boleh mewariskan sifat-sifat daripada organisma induk (iaitu ibubapa). Dalam proses pembiakan, DNA bereplikasi dan hasilnya dipindahkan kepada zuriat.

Dalam bakteria, organisma sel prokaryotik, dan organisma rendah yang lain, DNA tersebar di dalam keseluruhan sel. Bagi sel rumit atau sel eukaryotik yang membentuk tumbuhan, haiwan dan organisma pelbagai-sel yang lain, kebanyakan DNA terdapat di dalam nukleus sel. Organel penjana tenaga seperti kloroplas dan mitokondria dan kebanyakan virus juga mengandungi DNA.

Model DNA[sunting | sunting sumber]

Gambaran bentuk helix DNA.

Model Struktur DNA yang dicadangkan oleh James Watson dan Francis Crick (1953) adalah seperti berikut.

Asid nukliek terdiri daripada subunit-subunit kecil nukleotida iaitu :-

  • kumpulan fosfat
  • nukleotida tanpa kumpulan fosfat dikenali sebagai nukleotida
  • kumpulan gula pentosa, gula ribosa dan deoksiribosa
  • bes nitrogen purin dan pirimidina

4 komponen bes nitrogen pada DNA iaitu :-

  1. Adenina (A)
  2. Tiamina (T)
  3. Sitosina (C)
  4. Guanina (G)
  • Pada RNA timina diganti dengan Urasil (U).
  • Purin (ada 2 cincin) terdiri daripada adenina dan guanina.
  • Pirimidina (1 cincin) terdiri daripada sitosina, timina dan urasil.

Ciri-ciri utama model Watson dan Crick ialah[sunting | sunting sumber]

  1. DNA terdiri daripada 2 bebenang polinukleotida yang bergelung untuk menghasilkan bentuk dwi-heliks.
  2. Dua bebenang polinukleotida tersusun dalam arah yang bertentangan (5’-3’ dengan 3’-5’).
  3. DNA mempunyai tulang belakang gula-fosfat ikatan fosfodiester dan pada bahagian tengahnya terdapat pasangan-pasangan bes A-T dan G-C. Pasangan ini diikat oleh ikatan hidrogen.
  4. Dupleks DNA mempunyai diameter 20 Å. Pasangan bes pada DNA disusun dalam jarak 3.4 Å antara satu sama lain. Satu pusingan penuh heliks berjarak 34 Å dan mengandungi 10 bes.
  5. Segmen molekul DNA mempunyai alur major yang berselang dengan alur minor.

Pandangan keseluruhan tentang struktur molekul[sunting | sunting sumber]

Walaupun kadang kala dikenali sebagai "molekul warisan", perca DNA sebagaimana dikenali oleh orang ramai bukannya satu molekul. Sebaliknya DNA adalah sepasang molekul yang berpaut seperti sulur paut untuk membentuk heliks berkembar.

Setiap molekul merupakan seurat DNA: rantaian nukleotida yang bersambung secara kimia, setiap satunya mengandungi gula, fosfat dan satu dari empat jenis aromatik berasaskan Nitrogen (Nitrogenous base). Oleh kerana utasan DNA terdiri daripada sub-unit nukleotida, DNA adalah polimer.

Kepelbagaian asas bererti terdapat empat jenis nukleotida, yang biasanya dikenali dengan asas mereka. Ini adalah adenina (A), tiamina (T), sitosina (C), and guanina (G).

Dalam heliks DNA berkembar, dua rantaian polinukleotida bergabung melalui pasangan bes, yang terdiri daripada ikatan hidrogen. Setiap asas cenderung untuk membentuk ikatan hidrogen hanya dengan pasangannya. -- A kepada T dan C kepada G -- jadi pengenalpastian pada asas satu untaian menentukan asas pada untaian pasangan. Oleh itu keseluruhan urutan utama nukleotida bagi setiap untaian menurut kepada yang lain, dan apabila dipisahkan, setiap satu mampu bertindak sebagai acuan kepada mana salinan kepada yang asal yang lengkap dapat disalin dengan sempurna.

Oleh kerana berpasangan, ia menyebabkan asas nukleotida untuk menghadap teras heliks, kumpulan nukleotida gula dan fosfat selari di luar, dan dua rantaian yang dibentuk kadang kala dipanggil tulang belakang heliks. Malah, ikatan kimia antara fosfat dan gula yang mengikat setiap nukleotida kepada untaian DNA seterusnya.

Setiap nukleotida terdiri daripada gula, bes dan fosfat. Ikatan antara sitosina dan guanina berupa dua rantai hidrogen, sedangkan untuk adenina dan tiamina hanya berupa satu ikatan rantai hiodrogen. Rantai DNA yang satu merupakan komplemen bagi rantai yang lainnya dengan arah 5'-3' dan 3'-5'.DNA dapat bereplikasi, ada 3 model replikasi DNA iaitu konservativ, semi konservativ, dan dispersiv, tetapi yang sering dipakai adalah yang model semi konservativ. Struktur DNA pada eukariot berbentuk linier sedangkan pada prokariot berbentuk sirkuler. Kerana rantai DNA sangat panjang maka nanti akan mengalami pengepakan dengan bantuan protein histon. Kedudukan DNA diantara kromosom adalah sebagai berikut : kromosom menipis menjadi benang kromatin yang terdiri dari rangkaian nukleosom dimana setiap nukleosom terdiri dari 8 protein histon.

Peranan turutan[sunting | sunting sumber]

Di dalam gen, urutan nukleotida sepanjang untaian DNA menentukan rantaian serta jenis protein, yang akan dihasilkan oleh organisma atau pengekpresan gen pada satu atau beberapa titik pada hayatnya menggunakan maklumat urutan ini. Kaitan antara urutan nukleotida dan urutan asid amino protein ditentukan oleh hukum selular (cellular) mudah terjemahan, dikenali keseluruhannya sebagai kod genetik. Membaca sepanjang urutan "pengkod protein", setiap urutan tiga nukleotida berikutnya (dikenali sebagai kodon) menentukan atau "mengkodkan" satu asid amino.

Dalam kebanyakan spesis organisma, hanya sebahagian kecil dari seluruh urutan genom kelihatan mengandungi kod protein. Fungsi yang selebihnya menjadi spekulasi. Ia diketahui bahawa urutan nukleotida tertentu mempunyai kecenderungan untuk protein pengikat DNA, yang memainkan pelbagai peranan luas, khususnya melalui penyalinan terkawal dan transkripsi. Urutan ini selalunya dipanggil urutan pengawal(regulatory sequence), dan penyelidik menjangkakan bahawa setakat ini mereka hanya mengenal pasti hanya sebahagian kecil daripada sepenuhnya. "Sampah DNA" mewakili urutan yang masih belum kelihatan mengandungi gen atau mempunyai fungsi.

Urutan juga menentukan bahagian DNA yang cenderung kepada belahan oleh enzim pendam, maklumat terpenting dalam bidang kejuruteraan genetik. Kedudukan tapak belahan (cleavage sites) sepanjang genom seseorang menentukan cap jari DNA seseorang.

Penyalinan DNA[sunting | sunting sumber]

Untuk rencana lanjutan, lihat Penyalinan DNA


Ciri-ciri mekanikal berkaitan dengan biologi[sunting | sunting sumber]

Ikatan hidrogen antara untaian heliks berkembar cukup lemah sehinggakan ia dapat diuraikan dengan mudah oleh enzim. Enzim dikenali sebagai helicase mengurai untaian-untaian DNA untuk memudahkan kemajuan enzim pembaca urutan seperti Polimerase DNA. Uraian ikatan memerlukan enzim helicase untuk membelah secara kimia tulang belakang fosfat salah satu untaian agar ia dapat berpusing mengelilingi yang lain. Untaian juga dapat diuraikan dengan pemanasan perlahan, seperti digunakan dalam prosedur tindakbalas rantai polimerase, bergantung ia mempunyai kurang daripada 10,000 pasangan bes ((10 pasangan kilobes (kilobase pairs), atau 10 kbp). Pembelitan untaian DNA menyebabkan bahagian panjang sukar dipisahkan.

Apabila hujung untaian DNA heliks berkembar bersambung membentuk bulatan, seperti dalam DNA plasmid, untaian adalah kusut topologi. Ini bererti ia tidak dapat dipisahkan melalui pemanasan perlahan sahaja atau sebarang proses yang tidak membabitkan memutuskan untaian. Tugas menguraikan untaian DNA bersambung secara topologi dilakukan oleh enzim yang dikenali sebagai topoisomerase. Sesetengah enzim menguraikan bulatan DNA dengan membelah dua untaian agar segmen untaian berkembar yang lain dapat lalu. Penguraian diperlukan untuk penyalinan bulatan DNA dan juga untuk pelbagai jenis gabungan dalam DNA lurus.

Model pengisi ruang seksion molekul DNA.
Model pengisi ruang seksion molekul DNA

Heliks DNA boleh membentuk satu dari tiga jenis geometri yang berlainan sedikit, yang mana bentuk "B" digambarkan oleh James D. Watson dan Francis Crick dipercayai didapati secara meluas di dalam sel. Ia adalah selebar 2 nanometer dan mengunjur 3.4 nanometer setiap 10 bp urutan. Ini juga merupakan anggaran panjang urutan dalam mana heliks membuat satu pusingan di sekeliling teras (axis). Kekerapan pusingan ini (dikenali sebagai nada heliks (helical pitch)) bergantung kepada tenaga tindih (stacking forces) yang setiap asas kenakan pada jirannya dalam rantaian DNA.

Kesempitan heliks berkembar menjadikannya mustahil untuk dikesan melalui mikroskop elektron biasa, kecuali melalui pewarna pekat. Pada masa yang sama, DNA di kebanyakan sel boleh jadi sepanjang makroskopik (macroscopic) -- anggaran 5 sentimeter panjang untuk untaian dalam kromosom manusia. Oleh itu, sel mestilah memampatkan atau membungkus DNA untuk dibawa bersama. Ini adalah salah satu fungsi kromosom, yang mengandungi protein berbentuk gelung yang dikenali sebagai protein histone, yang mana DNA bergelung disekelilingnya.

Bibliografi[sunting | sunting sumber]

Pautan luar[sunting | sunting sumber]