Struktur DNA

DNA terdiri atas dua utas  benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk heliks ganda (double helix). Model struktur DNA itu pertama kali dikemukakan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 di Inggris. Struktur tersebut mereka buat berdasarkan hasil analisis foto difraksi sinar X pada DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin. Karena yang difoto itu tingkat molekul, maka yang tampak hanyalah bayangan gelap dan terang saja.

Foto difraksi sinar X pada DNA (yang di sebelah kanan merupakan hasil foto difraksi Rosalind Franklin) (Sumber : http://principialuis.tumblr.com)

Bayangan foto itu dianalisis sehingga mereka berkesimpulan bahwa molekul DNA merupakan dua benang polinukleotida yang berpilin.

Gambar kiri:  Crick (kanan) dan Watson (kiri) dengan model molekul DNA nya. (Sumber : http://chem.ucsb.edu)
Berikut merupakan visualisasi dari struktur molekul DNA :

Gambar  Struktur tiga dimensi molekul DNA

(Sumber : www.miqel.com)

Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas :

1. Gugusan gula deoksiribosa
2. Gugusan  fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula
3. Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula

Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk “tulang punggung” yang sangat panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen. Fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida.

Gambar Struktur DNA (Sumber : http://science.howstuffworks.com)

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G), serta basa pirimidin yaitu sitosin  (C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

1. Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)
2. Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)
3. Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)
4. Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksitimidin)

Ikatan basa-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, dan timidin deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA terbentuk dari dua utas polinukleotida yang saling berpilin dan arahnya berlawanan.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (C≡G). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.Pada tahun 1947, sebelum ditemukannya struktur molekul DNA, seorang ahli biokimia bernama Erwin Chargaff menganalisis komposisi basa DNA sejumlah organisme yang berbeda. Hasil analisisnya adalah tiap spesies organisme memiliki komposisi DNA yang berbeda-beda. Banyaknya keempat basa nitrogen pada tiap spesies tidak sama, tetapi memiliki perbandingan yang khas. Artinya, tiap spesies memiliki jumlah basa yang khas.

Dalam DNA setiap spesies yang ditelitinya, Chargaff mengemukakan bahwa jumlah adenin sama dengan jumlah timin dan jumlah sitosin sama dengan jumlah guanin. Selain itu, urutan basa dan panjang DNA pada tiap spesies berbeda. Dengan 4 macam  basa dan DNA yang panjang, akan terbentuk berbagai kemungkinan urutan basa. Karena gen tersusun dari urutan basa tertentu, maka jumlah gen pada DNA juga sangat banyak kemungkinannya. Jadi, hanya dengan 4 macam basa akan terbentuk banyak gen yang menentukan sifat individu.

Apabila dilihat dengan mikroskop elektron , maka struktur DNA akan nampak seperti berikut :

Gambar Foto DNA yang diambil dengan menggunakan mikroskop elektron. DNA terdiri dari dua utas polinukleotida  yang saling berpilin dengan arah berlawanan. (Sumber : www.dnaandrna.com)

DNA heliks ganda yang panjang juga mempunyai suatu polaritas. Polaritas tersebut dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakan gugus fosfat dengan rantai karbon 5’ – deoksiribosa pada ujung terminal nukleotidanya. Oleh karena ujung rantai DNA lain merupakan gugus demikian pula, rantai polinukleotida merupakan suatu polaritas atau bidireksionalitas polinukleotida 3’———-5’ dan 5’———3’. Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain. Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antiparalel. Jika digambarkan sebagai berikut :

5’ – ATTGTCGAGG – 3’
3’ – TAACAGSTCC – 5’
Untuk lebih jelasnya silahkan download disini:
1.Substansi Genetik
sumber:http://biosman1sbw.wordpress.com/tag/double-helix/