Struktur dan replikasi DNA

Watson dan Crick menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda. Setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak.
Advertisement

Bagaimana empat struktur ini (gambar 1) membentuk DNA? Dalam model yang sangat elegan, begitulah. Seperti yang Anda akan segera lihat, model memprediksi bagaimana urutan DNA dapat mengkode untuk protein, dan bagaimana molekul dapat direplikasi.

Aturan Chargaff

Penemuan penting lainnya tentang DNA dibuat pada pertengahan 1900-an oleh Erwin Chargaff. Ia belajar DNA dari banyak spesies yang berbeda. Dia sangat tertarik dalam empat basa nitrogen yang berbeda dari DNA: adenin (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T) (lihat Gambar di bawah). Chargaff menemukan bahwa konsentrasi empat basa berbeda dari satu spesies ke spesies lain. Namun, dalam setiap spesies, konsentrasi adenin selalu hampir sama dengan konsentrasi timin. Hal yang sama juga terjadi pada konsentrasi guanin dan sitosin. Pengamatan ini kemudian dikenal sebagai aturan Chargaff. Arti penting dari aturan tidak akan terungkap sampai struktur DNA ditemukan.

Untai Ganda

Setelah DNA ditemukan sebagai bahan genetik, para ilmuwan ingin belajar lebih banyak tentang hal itu. James Watson dan Francis Crick biasanya diberikan pengehargaan telah menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda, seperti tangga spiral (lihat Gambar di bawah). Penemuan itu berdasarkan pada karya sebelumnya dari Rosalind Franklin dan ilmuwan lainnya, yang telah menggunakan sinar X untuk mempelajari lebih lanjut tentang struktur DNA. Franklin dan beberapa peneliti lainnya tidak selalu diberi kredit atas kontribusi mereka.

Advertisement

Bentuk heliks ganda DNA, bersama-sama dengan aturan Chargaff, menyebabkan pemahaman yang lebih baik dari DNA. DNA, sebagai asam nukleat, terbuat dari monomer nukleotida, dan DNA heliks ganda terdiri dari dua rantai polinukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari gula (deoksiribosa), gugus fosfat, dan nitrogen yang mengandung basa (A, C, G, atau T).

Para ilmuwan menyimpulkan bahwa ikatan (ikatan hidrogen) antara basa komplementer terus bersama dua rantai polinukleotida DNA. Adenin selalu berikatan dengan basa pelengkapnya, timin. Sitosin selalu berikatan dengan basa pelengkapnya, guanin. Jika Anda melihat basa nitrogen pada Gambar di atas, Anda akan melihat mengapa. Adenin dan guanin memiliki struktur dua cincin. Sitosin dan timin hanya memiliki satu cincin. Jika adenin adalah untuk mengikat dengan guanin dan sitosin dengan timin, jarak antara rantai DNA dua akan bervariasi. Namun, ketika molekul satu-cincin mengikat dengan molekul dua cincin, jarak antara dua rantai dipertahankan konstan. Ini mempertahankan bentuk seragam double heliks DNA. Pasangan basa ini (AT atau GC) menempel ke tengah double heliks, membentuk, pada dasarnya, langkah-langkah dari tangga spiral.

Basa nitrogen
Basa nitrogen dalam DNA. DNA dari semua spesies memiliki empat basa nitrogen yang sama.

Replikasi DNA

Molekul DNA
Molekul DNA memiliki bentuk heliks ganda. Ini adalah bentuk dasar yang sama dengan tangga spiral. Apakah Anda melihat kemiripan? Bagian dari molekul DNA yang seperti tangga spiral?
Replikasi DNA
Replikasi DNA. Replikasi DNA merupakan proses semi-konservatif. Setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak.

Pengetahuan tentang struktur DNA membantu ilmuwan memahami bagaimana DNA bereplikasi. Replikasi DNA adalah proses di mana DNA disalin. Ini terjadi selama sintesis (S) fase siklus sel eukariotik. Replikasi DNA dimulai ketika enzim, DNA helikase, memecah ikatan antara basa komplementer dalam DNA (lihat Gambar di bawah). Ini memperlihatkan dasar dalam molekul sehingga mereka dapat “dibaca” oleh enzim lain, DNA polimerase, dan digunakan untuk membangun dua untai DNA baru dengan basa komplementer, juga oleh DNA polimerase. Dua molekul anak yang dihasilkan masing-masing berisi satu untai dari molekul induk dan satu untai baru yang melengkapi itu. Akibatnya, dua molekul anak keduanya identik dengan molekul induk. Replikasi DNA merupakan proses semi-konservatif karena setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak. Proses replikasi DNA sebenarnya jauh lebih kompleks daripada ringkasan sederhana ini.

Ringkasan
aturan Chargaff menyatakan bahwa jumlah A mirip dengan jumlah T, dan jumlah G mirip dengan jumlah C. Watson dan Crick menemukan bahwa DNA memiliki bentuk heliks ganda, yang terdiri dari dua rantai polinukleotida yang diselenggarakan bersama oleh ikatan antara basa komplementer. Replikasi DNA adalah semi-konservatif: setengah dari molekul DNA induk dilestarikan di masing-masing dua molekul DNA anak.

Advertisement

Facebook Twitter

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *