Asam deoksiribonukleat

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

Daftar isi [sembunyikan] 1 Struktur 2 Fungsi biologis 2.1 Replikasi 3 Penggunaan DNA dalam teknologi 3.1 DNA dalam forensik 3.2 DNA dalam komputasi 4 Sejarah 5 Referensi

[sunting] Struktur

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å^[1]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida^[2].

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan guanin berikatan dengan sitosin.

[sunting] Fungsi biologis

[sunting] Replikasi

Replikasi merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat" dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk. Ada beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis. Rantai tunggal yang diperoleh dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk membuat rantai pasangannya.

Proses replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA. Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh beberapa jenis protein yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan juga protein yang mampu membuka pilinan rantai DNA. Setelah cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase bergeser. Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.

Proses replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.

[sunting] Penggunaan DNA dalam teknologi

[sunting] 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.

[sunting] 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 maslah 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.

[sunting] 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 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.

GENETIKA adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat keturunan (hereditas) serta segala seluk beluknya secara ilmiah.

Orang yang dianggap sebagai "Bapak Genetika" adalah JOHAN GREGOR MENDEL.

Orang yang pertama mempelajari sifat-sifat menurun yang diwariskan dari sel sperma adalah HAECKEL (1868).

Blendel mempelajari hereditas pada tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dengan alasan:

1. Memiliki pasangan-pasangan sifat yang menyolok.
2. Biasanya melakukan penyerbukan sendiri (Self polination).
3. Dapat dengan mudah diadakan penyerbukan silang.
4. Segera menghasilkan keturunan.

GALUR MURNI adalah vanetas yang terdiri dari genotip yang homozigot. Simbol "F" (= Filium) menyatakan turunan, sedang simbol "P" (=Parentum) menyatakan induk.

HIBRIDA (BASTAR) adalah keturunan dari penyerbukan silang dengan sifat-sifat beda ——> jika satu sifat beda disebut MONOHIBRIDA, jika 2 sifat beda disebut DIHIBRIDA dst.

DOMINAN adalah sifat-sifat yang tampak (manifes) pada keturunan. RESESIF adalah sifat-sifat yang tidak muncul pada keturunan.

Ingin Download Materi Redoks dan Elektrokimia ==> Click di sini

Konsep Redoks

Oksidasi : Peristiwa pelepasan elektron (naiknya bilangan oksidasi)

Cu → Cu2+ + e

Reduksi : Peristiwa penangkapan elektron (turunnya bilangan oksidasi)

Cu2+ + e → Cu

Bilangan Oksidasi : muatan listrik atom yang dihitung menurut kaidah tertentu.

Aturan umum dalam menentukan bilangan oksidasi:

1. Bilangan oksidasi unsur bebas sama dengan nol

Misalnya O dalam O2, dan Cu(s)

2. Bilangan oksidasi hidrogen dalam senyawa umumnya adalah +1, kecuali dalam senyawa hidrida logam sama dengan -1

H dalam NH3 mempunyai biloks +1

H dalam CaH2 dan NaH mempunyai biloks -1

3. Bilangan oksidasi oksigen dalam senyawa umumnya -2, kecuali dalam peroksida sama dengan -1

O dalam H2O mempunyai biloks -2

O dalam peroksida KO2 dan H2O2 mempunyai biloks -1

O dalam superoksida RbO2 mempunyai biloks -1/2

4. Hasil penjumlahan bilangan oksidasi yang positif dan negatif dalam suatu molekul atau senyawa adalah nol

5. Hasil penjumlahan bilangan oksidasi yang positif dan negatif dalam seluruh atom untuk setiap ion sama dengan muatan ion sendiri.

Untuk anion PO42-, biloks P adalah +5 dan O adalah -2 sehingga muatan anion menjadi -2

Penyetaraan reaksi redoks

1. Metode bilangan oksidasi

a. Menentukan biloks unsur-unsur yang terlibat reaksi

[OH-]

Al (s) + NO3- (aq) AlO3- (aq) + NH3(aq)

oks

0 +5

+5 red -3

b. Menyamakan koefisien unsur yang mengalami oksidasi dan reduksi

Al → Al+5 + 5 e І x 8

N+5 + 8 e → N-3 І x 5

8Al + 5N+5 → 8Al+5 + 5N-3

c. Menyetarakan muatan

Dalam suasana asam, tambahkan H+ pada spesies yang kurang muatannya

Dalam suasana basa, tambahkan OH- pada spesies yang kelebihan muatan

[OH-]

8Al + 5NO3- + 3OH- 8AlO3- + 5NH3

d. Menyetarakan atom H dengan menambahkan H2O

[OH-]

8Al + 5NO3- + 3OH- + 6H2O 8AlO3- + 5NH3

2. Metode setengah reaksi/ion elektron

1. Menuliskan masing-masing setengah reaksi reduksi dan oksidasi serta menyetarakan unsur yang terlibat reduksi/oksidasi

[H+]

CuS + NO3 - Cu2+ + S + NO

Reduksi : N+5 + 3 e → N+2 / x 2

Oksidasi : CuS → Cu2+ + S + 2 e / x 3



2N+5 + 3CuS → 2N+2 + 3Cu2+ + 3S

2. Menambahkan 1 molekul H2O pada:

· Bagian yang kekurangan 1 atom O, untuk suasana asam

· Bagian yang kelebihan 1 atom O, untuk suasana basa

[H+]

3CuS + 2NO3 - 3Cu2+ + 3S + 2NO + 4H2O

3. Menyetarakan hidrogen dengan menambahkan:

· Ion H+ , untuk suasana asam

· Ion OH-, untuk suasana basa

[H+]

3CuS + 2NO3 - + 8H+ 3Cu2+ + 3S + 2NO + 4H2O

4. Jika muatan belum setara, menyetarakan muatan dengan menambahkan elektron


1. Sel Volta/Galvani

→ rangkaian tertutup dari suatu reaksi redoks yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik

→ dasarnya adalah bahwa suatu reaksi redoks berlangsung spontan dengan disertai pembebasan energi panas yang ditandai dengan naiknya suhu larutan

Diagram Sel





Komponen:

1. Elektroda → kutub listrik : (-) anoda → tempat berlangsungnya reaksi oksidasi

: (+) katoda → tempat berlangsungnya reaksi reduksi

b. Jembatan garam → berupa larutan garam/elektrolit kuat dalam agar-agar, misal NaCl, KNO3 dan K2SO4

→ jembatan garam berfungsi melengkapi rangkaian menjadi sebuah rangkaian/sel yang tertutup karena listrik hanya dapat mengalir pada rangkaian tertutup

Proses yang terjadi:

Lempeng logam Zn dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Zn2+ (ZnSO4)

Lempeng logam Cu dicelupkan dalam larutan yang mengandung ion Cu2+ (CuSO4)

→ logam zink yang dicelupkan dalam larutan melarut ZnSO4 akan melepaskan elektron (lebih mudah teroksidasi)

Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e

→ elektron mengalir melalui jembatan garam dan akan diambil oleh ion Cu2+ sehingga logam Cu akan mengendap

Cu2+ (aq) + 2e → Cu (s)

→ dengan perubahan Cu2+ menjadi Cu, maka dalam larutan CuSO4 terdapat kelebihan ion SO42-,sehingga ion-ion ini akan mengalir ke larutan ZnSO4 melalui jembatan garam, untuk mengimbangi Zn2+

→ Reaksi berlangsung terus hingga salah satu pereaksi (Zn/Cu) habis.

Contoh sel volta: sel accu/aki dan sel kering (baterei) → Coba pelajari cara kerjanya!

Notasi sel

→ Notasi yang menyatakan secara singkat susunan sebuah sel volta

anoda | ion dalam larutan || ion dalam larutan | katoda

tanda | → menyatakan batas antarfase

tanda || → menyatakan jembatan garam

Penulisan notasi sel untuk contoh diagram sel yang telah diuraikan, sbb;

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

Potensial Sel

→ Proses yang terjadi pada sebuah sel volta disebabkan oleh adanya perbedaan potensial dua elektroda

→ Mengalirnya elektron dari elektroda Zn ke elektroda Cu menunjukkan bahwa Zn lebih mudah teroksidasi sehingga menyebabkan terjadinya beda potensial listrik antara Zn dengan Cu yang mendorong elektron mengalir.

→ Selisih potensial ini yang disebut dengan potensial sel dan diberi lambang εsel

εsel = εoks + εred

→ Potensial sel yang diukur pada 25oC dengan konsentrasi 1 M dan tekanan 1 atm disebut dengan potensial elekroda standar (εosel)

→ Pada penentuan εooks dan εored suatu reaksi digunakan elektroda pembanding yang memiliki potensial elektroda nol, yaitu elektroda hidrogen (H+/H2)

→ Potensial elektroda dikaitkan dengan reaksi reduksi sehingga elektroda yang lebih mudah mengalami reduksi dibandingkan terhadap hidrogen, potensial elektrodanya bertanda negatif (-), sedangkan yang lebih sukar tereduksi, bertanda positif (+)

→ Urutan kemudahan logam dalam mengalami reduksi disusun dalam sebuah deret yang disebut deret Volta

Li K Ba Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au

Semakin ke kanan, logam semakin mudah tereduksi sehingga mudah didesak oleh logam yang ada di sebelah kirinya.

→ Kespontanan redoks terkait dengan harga potensial selnya

Jika potensial sel nilainya positif, maka reaksi berlangsung spontan

Jika potensial sel nilainya negatif, maka reaksi tidak dapat berlangsung

Persamaaan Nerst

→ Digunakan untuk menghitung potensial sel pada kondisi tertentu (bukan standar), dikemukakan oleh Walther Nerst, seorang ahli kimia fisika tahun 1889.

εsel = εosel – (RT/nF) ln Q

R = tetapan gas (8,314 JK-1 mol-1)

T = suhu (K)

n = banyaknya mol elektron yang dinyatakan dalam persamaan berimbang untuk reaksi sel

F = bilangan Faraday (96000 C mol-1)

Q = suku yang serupa dengan tetapan kesetimbangan

Pada suhu 25oC dan dengan konversi ln ke log, persamaan Nerst menjadi:

εsel = εosel – (0,0591/n) log Q

Contoh:

Sebuah susunan sel volta terdiri atas elektroda zink dan tembaga, Jika setengah sel zink pada suhu dan tekanan standar memiliki konsentrasi ion 0,1 M, sedangkan konsentrasi ion tembaga sebesar 0,05 M, tentukan potensial selnya!

Jawab:

Notasi sel : Zn|Zn2+ (0,1)||Cu2+ (0,02)|Cu

Reaksi sel : Zn→ Zn2+ + 2e εooks = 0,76 V

Cu2+ + 2e → Cu εored = 0,34 V

Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu εosel = + 1,1 V

Mol elektron yang terlibat = 2

εsel = εosel – (0,0591/n) log Q


εsel = 1,079 → potensial sel yang dimiliki sebesar 1,079 V sehingga reaksi berlangsung spontan