BIOLOGI (Biosphere)

BIOSPHERE

Bagian tak hidup Bumi dapat dianggap sebagai tiga alam: hidrosfer (air), atmosfer (udara), dan litosfer (batuan). Bagian hidup adalah biosfer. Pada tahun 1940 EF biologi Ricketts (1897-1948) dan novelis John Steinbeck (1902-1968) berangkat dari Monterey, California, dalam sebuah perahu ikan-salmon untuk mengumpulkan spesimen hewan dari Teluk California di Meksiko. Mereka kembali dengan contoh-contoh lebih dari 550 spesies, oleh Ricketts kemudian digunakan untuk menyusun katalog hewan besar di wilayah itu. (Sebuah spesies adalah sekelompok organisme yang dapat membentuk suatu kelompok keturunan) Lebih dari itu, mereka kembali dengan pandangan filosofis bagaimana tentang berbagi semua spesies di Bumi, termasuk manusia, dihubungkan dengan yang lain dan dengan lingkungan tak hidup . Kemudian Ricketts dan Steinbeck menulis tentang ekspedisi, minat kita sendiri terletak pada hubungan hewan ke hewan. . . . tampaknya jelas bahwa spesies hanya koma dalam sebuah kalimat, bahwa setiap spesies sekaligus titik dan dasar piramida. . . . Satu gabungan menjadi lain, kelompok melebur menjadi kelompok ekologi sampai saat ketika apa yang kita kenal sebagai kehidupan bertemu dan memasuki apa yang kita anggap sebagai non-hayati: teritip dan rock, rock dan bumi, bumi dan pohon, pohon dan hujan dan udara. . . segala sesuatu adalah satu hal dan. . . satu hal yang segala sesuatu-plankton, sebuah pendar berkilauan di laut dan planet-planet berputar dan alam semesta yang mengembang, semua diikat oleh tali elastis waktu. Disarankan untuk melihat dari kolam pasang surut ke bintang-bintang dan kemudian kembali ke kolam pasang kembali.
Sebagaian puitis sebagai bagian yang merupakan ringkasan berharga tentang ekologi, studi tentang keterkaitan antara makhluk hidup dan lingkungan. Nama berasal dari oecologie Jerman, sebuah kata pertama kali digunakan pada tahun 1866 oleh ahli biologi Ernst Haeckel (1834-1919).

DARI ORGANISM KE EKOSISTEM

Bagaimana bisa orang mulai memahami beragam kehidupan di Bumi? Ada banyak cara yang berbeda belajar tentang kehidupan, serta pemahaman dan menghargai itu. Seorang seniman, penulis, dan ahli biologi menggunakan modus studi yang berbeda dan cara yang berbeda pelaporan pemahaman mereka tentang kehidupan.

Walaupun semua ilmuwan berbagi ketergantungan pada metode logika dan eksperimental, metode-metode ahli biologi berbeda dari apotek atau astronom. Ahli biologi sangat tergantung pada menggambarkan makhluk hidup, bukan percobaan, sebagai cara pengumpulan data. Banyak ahli biologi mempelajari makhluk hidup pada tingkat molekul, menggunakan instrumen yang rumit. Namun, ilmuwan awal (atau siapa saja yang ingin tahu lebih banyak tentang dunia alam) bisa mendapatkan gambaran kehidupan dengan melihat seluruh organisme (makhluk hidup). Satu organisme, seseorang seperti individu sebagai kucing, mungkin hidup sendiri untuk sebagian besar hidupnya. Berinteraksi dengan orang lain dari jenisnya hanya kadang-kadang, seperti pada saat berjuang untuk wilayah atau pacaran dan kawin. Kebanyakan organisme, meskipun, hidup dalam kelompok. Ketika sekelompok individu dari jenis yang sama hidup di daerah yang sama, kelompok ini disebut populasi. Berbagai Populasi di daerah itu membuat sebuah komunitas organisme yang berinteraksi dalam banyak cara. Sebuah komunitas di Everglades Florida dapat mencakup buaya, melihat rumput, rusa, dan tanaman lainnya dan hewan. Apa organisme makan dan dimakan dengan menentukan bagian dari niche, atau cara hidup.

Setiap spesies memiliki niche yang unik, tidak sama dengan spesies lain. Konsep penting dikembangkan oleh ahli biologi Amerika Joseph Grinnell (1877-1939) pada tahun 1917. Tempat tinggal organisme adalah habitatnya. Sebagai contoh, ceruk ular gurun mungkin termasuk makan tikus dan yang dimangsa oleh elang, namun habitatnya adalah padang pasir. Sebuah lingkungan organisme, atau lingkungan, keduanya hayati dan non hayati. Bagian hidup (lingkungan biotik) adalah seluruh komunitas organisme; bagian non hayati (lingkungan abiotik) terdiri dari batu, air, dan udara. Mengambil segala sesuatu bersama-komunitas organisme dan abiotik lingkungan mereka Anda memiliki ekosistem bagi suatu daerah. Ekosistem harus memiliki batasan, karena terjadi tumpang tindih banyak di antara mereka, udara dan air dapat melakukan perjalanan, seperti bibit dan hewan, melintasi batas-batas ekosistem.

Sebuah ekosistem di kolam sangat berbeda dari ekosistem di darat di sebelah kolam, tetapi beberapa burung, katak, dan tanaman merupakan milik kedua ekosistem. Biasanya ekosistem didefinisikan sebagai sistem dalam wilayah geografis tertentu dengan jenis iklim tertentu (kondisi cuaca jangka panjang di suatu daerah, khususnya suhu dan curah hujan).

Biomes

Ekosistem besar tertentu disebut biomes. Hal ini juga mencakup lebih dari daerah-daerah besar yang memiliki iklim yang sama umumnya. Di Amerika Utara, misalnya, kita memiliki hutan gugur, taiga atau hutan boreal, padang rumput, gurun panas, gurun dingin, kaparal, hutan hujan tropis, dan biomes tundra. Biomes serupa ditemukan di iklim setara di benua lain. Koneksi Geografi untuk iklim adalah kompleks, namun pola umum muncul. Pergerakan udara dari barat laut ke tenggara di seluruh benua Amerika Utara memiliki efek tidak langsung pada biomes. Seperti kelembaban udara dari Samudra Pasifik mencapai Pantai Barat, itu membawa kabut dan hujan untuk wilayah pesisir. Udara sekarang-kering bergerak ke pedalaman sampai mencapai gunung-gunung. Seperti gerakan naik, udara didinginkan; akhirnya kehilangan air sebagai hujan di lereng di bawah angin pegunungan. Pada saat mencapai Great Plains timur Pegunungan Rocky atau daerah padang pasir dari Southwest, udara kering lagi. Terus bergerak ke arah timur di atas padang rumput, secara bertahap mengambil air. Pada saat mencapai tempat di Danau Besar, udara basah cukup untuk menghasilkan curah hujan yang cukup.

Gerakan angin dan air di sepanjang Pantai Timur memiliki efek sendiri pada temperatur dan curah hujan. Suhu dan curah hujan merupakan kedua komponen penting dari iklim, tetapi curah hujan umumnya dianggap sebagai faktor penentu utama dari tipe vegetasi. Ide ini berasal dari ahli botani Denmark Eugene Warming (1841-1924), yang menulis Ekologi Tanaman pada tahun 1896 dan telah disebut bapak ekologi.

UNTUK MENDAPATKAN TULISAN LEBIH LENGKAP ATAU SUMBER ASLI DARI TULISAN INI DAPAT KONTAK KE = aungsumbono@gmail.com

BIOLOGI UMUM 3

Struktur RNA

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.

Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.

Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

 

Tipe-tipe RNA

RNA hadir di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses sintesis protein:

1. RNA-kurir (bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA),
2. RNA-ribosom (bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA),
3. RNA-transfer (bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA).

Pada akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene silencing dan small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus.

 

Fungsi RNA

Pada sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan virus-virus baru.

Namun demikian, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.

Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.

 

Interferensi RNA

Suatu gejala yang baru ditemukan pada penghujung abad ke-20 adalah adanya mekanisme peredaman (silencing) dalam ekspresi genetik. Kode genetik yang dibawa RNA tidak diterjemahkan (translasi) menjadi protein oleh tRNA. Ini terjadi karena sebelum sempat ditranslasi, mRNA dicerna/dihancurkan oleh suatu mekanisme yang disebut sebagai "interferensi RNA". Mekanisme ini melibatkan paling sedikit tiga substansi (enzim dan protein lain). Gejala ini pertama kali ditemukan pada nematoda Caenorhabditis elegans tetapi selanjutnya ditemukan pada hampir semua kelompok organisme hidup.

 

Hormon Tumbuhan dan Pengatur Tumbuh

Hormon tumbuhan (phytohormones) secara fisiologi adalah penyampai pesan antar sel yang dibutuhkan untuk mengontrol seluruh daur hidup tumbuhan, diantaranya perkecambahan, perakaran, pertumbuhan, pembungaan dan pembuahan. Sebagai tambahan, hormon tumbuhan dihasilkan sebagai respon terhadap berbagai faktor lingkungan kelebihan nutrisi, kondisi kekeringan, cahaya, suhu dan stress baik secara kimia maupun fisik. Oleh karena itu ketersediaan hormon sangat dipengaruhi oleh musim dan lingkungan.

Pada umumnya dikenal lima kelompok hormon tumbuhan: auxins, cytokinins, gibberellins, abscisic acid and ethylene. Namun demikian menurut perkembangan riset terbaru ditemukan molekul aktif yang termasuk zat pengatur tumbuh dari golongan polyamines seperti putrescine or spermidine.

Auxins

Auxin adalah zat aktif dalam system perakaran. Senyawa ini membantu proses pembiakkan vegetatif. Pada satu sel auxins dapat mempengaruhi pemanjangan cell, pembelahan sel dan pembentukan akar. beberapa type auxins aktif dalam konsentrasi yang sangat rendah antara 0.01 to 10 mg/L.

Cytokinins

Cytokinins merangsang pembelahan sel, pertumbuhan tunas, dan mengaktifkan gen serta aktifitas metabolis secara umum.pada saat yang sama cytokinins menghambat pembentukan akar. oleh karenanya cytokinin sangat berguna pada proses kultur jaringan dimana dibutuhkan pertumbuhan yang cepat tanpa pembentukan perakaran. secara umum konsntrasi cytokinin yang digunakan antara 0.1 to 10 mg/L

Gibberellins

Gibberellin adalah turunan dari asam gibberelat. Merupakan hormon tumbuhan alami yang merangsang pembungaan, pemanjangan batang dan membuka benih yang masih dorman. Ada sekitar 100 jenis gibberellin, namun Gibberellic acid (GA3)-lah yang paling umum digunakan.

Abscisic acid

Asam Abscisat (ABA) adalah penghambat pertumbuhan merupakan lawan dari gibberellins: hormon ini memaksa dormansi, mencegah biji dari perkecambahan dan menyebabkan rontoknya daun, bunga dan buah. Secara alami tingginya konsentrasi asam abscisat ini dipicu oleh adanya stress oleh lingkungan misalnya kekeringan.

Ethylene

Ethylene merupakan senyawa unik dan hanya dijumpai dalam bentuk gas. senyawa ini memaksa pematangan buah, menyebabkan daun tanggal dan  merangsang penuaan. Tanaman sering meningkatkan produksi ethylene sebagai respon terhadap stress dan sebelum mati. Konsentrasi Ethylene fluktuasi terhadap musim untuk mengatur kapan waktu menumbuhkan daun dan kapan mematangkan buah.

 

Polyamines

Polyamines mempunyai peranan besar dalam proses genetis yang paling mendasar seperti sintesis DNA dan ekspresi genetika. Spermine dan spermidine berikatan dengan rantai phosphate dari asam nukleat. Interaksi ini kebanyakkan didasarkan pada interaksi ion elektrostatik antara muatan positif kelompok ammonium dari polyamine dan muatan negatif dari phosphat.

Polyamine adalah kunci dari migrasi sel, perkembangbiakan dan diferensiasi pada tanaman dan hewan. Level metabolis dari polyamine dan prekursor asam amino adalah sangat penting untuk dijaga, oleh karena itu biosynthesis dan degradasinya harus diatur secara ketat.

Polyamine mewakili kelompok hormon pertumbuhan tanaman, namun merekan juga memberikan efek pada kulit, pertumbuhan rambut, kesuburan, depot lemak, integritas pankreatis dan pertumbuhan regenerasi dalam mamalia. Sebagai tambahan, spermine merupakan senyawa penting yang banyak digunakan untuk mengendapkan DNA dalam biologi molekuler. Spermidine menstimulasi aktivitas dari T4 polynucleotida kinase and T7 RNA polymerase dan ini kemudian digunakan sebagai protokol dalam pemanfaatan enzim

 

Basa nukleotida

Pasangan basa nukleotida (warna biru) pada RNA.

Basa nukleotida (atau nukleobasa) merujuk pada bagian pada DNA dan RNA yang dapat terlibat dalam pemasangan basa (lihat pula pasangan basa), utamanya adalah sitosina, guanina, adenina (DNA dan RNA), timina (DNA) dan urasil (RNA), secara berurutan disingkat C, G, A, T, dan U. Dalam genetika, basa nukleotida tersebut biasanya hanya disebut sebagai basa atau basa N (N singkatan dari nitrogen, karena memiliki gugus amina yang beratom nitrogen). Karena A, G, C, dan T muncul pada DNA, molekul-molekul ini dsebut basa DNA, sedangkan A, G, C, dan U disebut basa RNA.

Urasil menggantikan timina pada RNA. Kedua basa ini identik terkecuali bahwa urasil kekurangan gugus 5' metil. Adenina dan guanina merupakan kelas molekul bercincin dua yang disebut purina (disingkat sebagai R). Sitosina, timina, dan urasil semuanya merupakan pirimidina (disingkat Y).

Basa yang secara kovalen berikatan dengan karbon 1' ribosa atau deoksiribosa disebut sebagai nukleosida, dan nukleosida yang memiliki gugus fosfat pada karbon 5' disebut sebagai nukleotida.

Selain adenosina (A), sitidina (C), guanosina (G), timidina (T) dan uridina (U), DNA dan RNA juga mengandung basa-basa yang telah dimodifikasi setelah rantai asam nukelat terbentuk. Pada DNA, basa satu-satunya yang dimodifikasi adalah 5-metilsitidina (m5C). Pada RNA, terdapat banyak basa yang dimodifikasi, meliputi pseudouridina (Ψ), dihidrouridina (D), inosina (I), ribotimidina (rT) dan 7-metilguanosina (m7G).^[1][2]

Hipoxantina dan xantina merupakan salah satu basa yang terbentuk oleh keberadaan mutagen. Keduanya terbentuk melalui proses deaminasi. Hipoxantina dihasilkan dari adenina, dan xantina dari guanina.^[3] Dengan cara yang sama, deaminasi sitosina menghasilkan urasil.

 

Struktur

• Struktur kerangka adenina dan guanina merupakan purina, sehingga ia dinamakan basa purina.
• Struktur kerangka sitosina, urasil, dan timina merupakan pirimidina, sehingga dinamakan basa pirimidina.

Basa utama

Basa-basa berikut terlibat dalam pemanjangan rantai selama sintesis RNA atau DNA.

Basa nukleotida	Adenina	Guanina	Timina	Sitosina	Urasil
Nukleosida	Adenosina A	Guanosina G	Timidina T	Sitidina C	Uridina U

 

Basa purina yang dimodifikasi

Contoh-contoh adenosina dan guanosina yang dimodifikasi.

Basa nukleotida	Hipoxantina	Xantina	7-Metilguanina
Nukleosida	Inosina I	Xantinosina X	7-Metilguanosina m7G

 

Basa pirimidina yang dimodifikasi

Contoh-contoh sitidina, timidina, dan uridina yang dimodifikasi.

Basa nukleotida	Urasil	5,6-Dihidrourasil	5-Metilsitosina
Nucleosida	Pseudouridina Ψ	Dihidrouridina D	5-Metilsitidina m5C

 

Nukleosida

Nukleosida merupakan sebutan untuk bagian dari nukleotida tanpa gugus fosfat. Dengan demikian, nukleosida tersusun dari gula ribosa atau deoksiribosa dan basa nitrogen.

Nukleosida merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP. Proses pembentukan ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di mitokondria sebagai bagian dari reaksi katabolisme/respirasi.

BIOLOGI UMUM 2

Penggunaan DNA dalam teknologi

DNA dalam forensik

Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, semen, kulit, liur atau rambut yang tersisa di tempat kejadian kejahatan untuk mengidentifikasi kemungkinan tersangka, sebuah proses yang disebut fingerprinting genetika atau pemrofilan DNA (DNA profiling). Dalam pemrofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats dan minisatelit, dibandingkan. Pemrofilan DNA dikembangkan pada 1984 oleh genetikawan Inggris Alec Jeffreys dari Universitas Leicester, dan pertama kali digunakan untuk mendakwa Colin Pitchfork pada 1988 dalam kasus pembunuhan Enderby di Leicestershire, Inggris. Banyak yurisdiksi membutuhkan terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh DNA untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Hal ini telah membantu investigator menyelesaikan kasus lama di mana pelanggar tidak diketahui dan hanya contoh DNA yang diperoleh dari tempat kejadian (terutama dalam kasus perkosaan antar orang tak dikenal). Metode ini adalah salah satu teknik paling terpercaya untuk mengidentifikasi seorang pelaku kejahatan, tetapi tidak selalu sempurna, misalnya bila tidak ada DNA yang dapat diperoleh, atau bila tempat kejadian terkontaminasi oleh DNA dari banyak orang.

DNA dalam komputasi

DNA memainkan peran penting dalam ilmu komputer, baik sebagai masalah riset dan sebagai sebuah cara komputasi.

Riset dalam algoritma pencarian string, yang menemukan kejadian dari urutan huruf di dalam urutan huruf yang lebih besar, dimotivasi sebagian oleh riset DNA, dimana algoritma ini digunakan untuk mencari urutan tertentu dari nukleotida dalam sebuah urutan yang besar. Dalam aplikasi lainnya seperti editor text, bahkan algoritma sederhana untuk masalah ini biasanya mencukupi, tetapi urutan DNA menyebabkan algoritma-algoritma ini untuk menunjukkan sifat kasus-mendekati-terburuk dikarenakan jumlah kecil dari karakter yang berbeda.

Teori database juga telah dipengaruhi oleh riset DNA, yang memiliki masalah khusus untuk menaruh dan memanipulasi urutan DNA. Database yang dikhususkan untuk riset DNA disebut database genomik, dam harus menangani sejumlah tantangan teknis yang unik yang dihubungkan dengan operasi pembandingan kira-kira, pembandingan urutan, mencari pola yang berulang, dan pencarian homologi.

 

Sejarah

DNA pertama kali berhasil dimurnikan pada tahun 1868 oleh ilmuwan Swiss Friedrich Miescher di Tubingen, Jerman, yang menamainya nuclein berdasarkan lokasinya di dalam inti sel. Namun demikian, penelitian terhadap peranan DNA di dalam sel baru dimulai pada awal abad 20, bersamaan dengan ditemukannya postulat genetika Mendel. DNA dan protein dianggap dua molekul yang paling memungkinkan sebagai pembawa sifat genetis berdasarkan teori tersebut.

Dua eksperimen pada dekade 40-an membuktikan fungsi DNA sebagai materi genetik. Dalam penelitian oleh Avery dan rekan-rekannya, ekstrak dari sel bakteri yang satu gagal men-transform sel bakteri lainnya kecuali jika DNA dalam ekstrak dibiarkan utuh. Eksperimen yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif (radioactive tracers).

Misteri yang belum terpecahkan ketika itu adalah: bagaimanakah struktur DNA sehingga ia mampu bertugas sebagai materi genetik? Persoalan ini dijawab oleh Francis Crick dan koleganya James Watson berdasarkan hasil difraksi sinar-x DNA oleh Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin. Crick, Watson, dan Wilkins mendapatkan hadiah Nobel Kedokteran pada 1962 atas penemuan ini. Franklin, karena sudah wafat pada waktu itu, tidak dapat dianugerahi hadiah ini.

Konfirmasi akhir mekanisme replikasi DNA dilakukan lewat percobaan Meselson-Stahl yang dilakukan tahun 1958.

Genom

Genom (Ing. genome), dalam genetika, adalah keseluruhan bahan genetik yang membawa semua informasi pendukung kehidupan pada suatu makhluk hidup, baik yang merupakan gen atau bukan. Pada semua makhluk hidup, Genom mencakup semua informasi genetik yang dibawa DNA, baik di inti sel (nukleus), mitokondria, maupun plastida. Virus tertentu memiliki Genom dalam bentuk RNA. Istilah ini diperkenalkan oleh Hans Winkler, seorang profesor dari Universitas Hamburg, Jerman pada tahun 1920, sebagai singkatan (portmanteau) dari gene dan chromosome. Kajian yang mempelajari bahan genetik secara keseluruhan ini dikenal sebagai genomika (genomics).

Setiap spesies makhluk hidup memiliki paket Genom yang berbeda-beda, yang menjelaskan mengapa perkawinan silang antara dua spesies sering menghasilkan keturunan yang mandul (steril).

Mengenal DNA Lebih Dekat (Anatomi DNA)

DNA (deoxyribose nucleic acid) merupakan komponen penyusun kehidupan. Zat inilah yang membuat lebah adalah seekor lebah dan kanguru adalah kanguru. DNA adalah apa yang membuat tiap-tiap individual (apapun jenis dan spesiesnya) unik.

Ia terdapat pada semua organisme hidup dari mulai bakteri terkecil sampai ikan paus  raksasa. Molekul ini tidak hanya menentukan sifat fisik, seperti warna rambut dan warna mata, tapi juga kemungkinan penyakit yang dimiliki. DNA adalah material pembawa sifat yang dapat ditemukan pada sel. Ia menyediakan instruksi untuk membuat, menjaga, dan mengatur kerja sel dan organisme.

 

Bentuk DNA

Pada tahun 1953, berdasar hasil penelitian dari Rosalind Franklin, James Watson and Francis Crick,  DNA diketahui berbentuk double helix. Terdiri dari dua pita yang berpilin menjadi satu.

Gambar di tengah menunjukkan model double helix, yang merupakan struktur DNA. Ingat bahwa double helix terdiri dari dua rantai, satu berwarna biru, dan satunya kuning. Contoh helix misalnya pada rajutan tali, seperti pada gambar sebelah kanan.

 

Penyusun Utama DNA

Sesuai dengan namanya, DNA, Deoxyribose Nucleic Acid. Penyusun utama DNA adalah gula ribose yang kehilangan satu atom oksigen (deoksiribose).

Perhatikan gambar di atas, pada deoksiribose, satu atom oksigen pada salah satu atom C ribose hilang.

Tiap pita/rantai double helix terbuat dari unit-unit berulang yang disebut nukleotida. Satu nukleotida terdiri dari tiga gugus fungsi; satu gula ribose, triphosphate, dan satu basa nitrogen.

Satu hal yang perlu diingat adalah posisi triphosphate dan basa nitrogen yang terikat pada ribosa. Gugus triphosphat terikat pada atom C no 5′ dari ribosa (Lihat gambar di atas). Gugus triphosphate ini hanya dimiliki oleh nukleotida bebas. Sedangkan nukleotida yang terikat pada rantai DNA kehilangan dua dari gugus phosphate ini, sehingga hanya satu phosphate yang masih tertinggal.

Ketika nukleotida bergabung menjadi DNA, nukleotida-nukleotida tersebut dihubungkan oleh ikatan phosphodiester. Ikatan kovalen yang terjadi antara gugus phosphate pada satu nukleotida, dengan gugus OH pada nukleotida lainnya. Sehingga setiap rantai DNA akan mempunyai ‘backbone’ phosphate-ribosa-phosphate-ribosa-phosphate. Dan seterusnya..

Gambar 4. Struktur DNA Sederhana

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa ‘backbone’ DNA akan mempunyai ujung 5′ (dengan phosphate bebas yang terikat), dan ujung 3′ (dengan gugus OH bebas). Pada gambar tersebut, tiap-tiap nukleotida dibuat berbeda warna agar lebih jelas.

 

Basa Nitrogen Pada DNA

Pada struktur DNA, gula ribosa dan gugus phosphate yang terikat adalah sama. Yang berbeda hanyalah pada basa nitrogen. Jadi sebetulnya perbedaan disebabkan oleh variasi susunan dari basa-basa nitrogen yang terdapat pada rantai DNA. Ada empat macam basa nitrogen. Adenin, Cytosine, Guainne, dan Thymine.

Gambar 5. Basa Nitrogen

Ketika basa-basa nitrogen tersebut terikat dalam nukleotida, maka penamaan-pun berubah. Ingat kembali penjelasan di awal tentang nukelotida. Nukleotida terdiri dari gugus triphosphate dan satu basa nitrogen yang terikat pada satu molekul ribose. Nah.. basa-basa nitrogen ini apabila terikat pada ribose membentuk nukleotida maka penamaannya-pun berubah.

Adenin menjadi 2′deoxyadenosine triphosphate, cytosin menjadi 2′deoxycytidine triphosphate, guainne menjadi 2′deoxyguanosine triphosphate, dan Thymine menjadi 2′deoxythymidine triphosphate. Disingkat menjadi A, C, G, dan T.

Perhatikan bahwa ada dua pasang basa yang mirip. A dan G sama-sama mempunyai dua cincin karbon-nitrogen, disebut golongan purine. Sedangkan C dan T hanya mempunyai satu cincin karbon-nitrogen, masuk golongan pirimidin.

 

Penyebab Bentuk DNA Double Helix

Interaksi ikatan hidrogen antara masing-masing basa nitrogen menyebabkan bentuk dari dua rantai DNA menjadi sedemikian rupa, bentuk ini disebut double helix. Interaksi spesifik ini terjadi antara basa A dengan T, dan C dengan G. Sehingga jika double helix dibayang kan sebagai sebuah tangga spiral, maka ikatan basa-basa ini sebagai anak tangga-nya. Lebar dari ‘anak tangga’ adalah sama, karena pasangan basa selalu terdiri dari satu primidin dan satu purin.

DNA dapat mengalami kerusakan, biasa disebut mutasi. Zat yang menyebabkan kerusakan pada DNA disebut mutagen, yang akan merubah susunan dan keteraturan dari DNA. Mutagen bisa berupa oksidator kuat, alkylating agen, dan juga radiasi elektromagnetik seperti sinar UV, dan sinar X. Tipe kerusakan tergantung dari jenis mutagen. Makhluk hidup yang mengalami mutasi bisa mengalami kematian dan bisa juga bertahan hidup, yang biasa dikenal dengan istilah mutan.

Asam ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.