Beranda > Biologi > DNA

DNA

Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah asam nukleat yang berisi genetik instruksi yang digunakan dalam pengembangan dan fungsi dari semua yang dikenal hidup organisme dan beberapa virus. The main role of DNA molecules is the long-term storage of information . Peran utama DNA molekul adalah jangka panjang penyimpanan informasi. DNA is often compared to a set of blueprints or a recipe, or a code , since it contains the instructions needed to construct other components of cells , such as proteins and RNA molecules. DNA seringkali dibandingkan dengan satu set cetak biru atau resep, atau kode, karena berisi petunjuk yang diperlukan untuk membangun komponen lain sel, seperti protein dan RNA molekul. The DNA segments that carry this genetic information are called genes , but other DNA sequences have structural purposes, or are involved in regulating the use of this genetic information. Segmen DNA yang membawa informasi genetik ini disebut gen, tetapi urutan DNA lain yang memiliki tujuan struktural, atau terlibat dalam mengatur penggunaan informasi genetik ini.

Chemically, DNA consists of two long polymers of simple units called nucleotides , with backbones made of sugars and phosphate groups joined by ester bonds. Kimia, DNA terdiri dari dua panjang polimer dari unit sederhana yang disebut nukleotida, dengan tulang punggung yang terbuat dari gula dan fosfat kelompok bergabung oleh ester obligasi. These two strands run in opposite directions to each other and are therefore anti-parallel . Kedua untai berjalan dalam arah yang berlawanan satu sama lain dan karena itu anti-paralel. Attached to each sugar is one of four types of molecules called bases . Melekat pada masing-masing gula adalah salah satu dari empat jenis molekul yang disebut basa. It is the sequence of these four bases along the backbone that encodes information. Ini adalah urutan keempat basa di sepanjang tulang punggung yang mengkodekan informasi. This information is read using the genetic code , which specifies the sequence of the amino acids within proteins. Informasi ini dibaca dengan menggunakan kode genetik, yang menentukan urutan asam amino dalam protein. The code is read by copying stretches of DNA into the related nucleic acid RNA, in a process called transcription . Kode ini dibaca oleh peregangan menyalin DNA menjadi terkait asam nukleat RNA, dalam proses yang disebut transkripsi.

Within cells, DNA is organized into long structures called chromosomes . Dalam sel, DNA panjang disusun dalam struktur yang disebut kromosom. These chromosomes are duplicated before cells divide , in a process called DNA replication . Eukaryotic organisms ( animals , plants , fungi , and protists ) store most of their DNA inside the cell nucleus and some of their DNA in organelles , such as mitochondria or chloroplasts . [ 1 ] In contrast, prokaryotes ( bacteria and archaea ) store their DNA only in the cytoplasm . Kromosom ini diduplikasi sebelum sel membagi, dalam proses yang disebut replikasi DNA. Eukariotik organisme (hewan, tumbuhan, jamur, dan protista) menyimpan sebagian besar DNA di dalam inti sel dan sebagian dari DNA mereka dalam organel, misalnya mitokondria atau kloroplas. [1] Sebaliknya, prokariota (bakteri dan archaea) menyimpan DNA mereka hanya dalam sitoplasma. Within the chromosomes, chromatin proteins such as histones compact and organize DNA. Dalam kromosom, kromatin protein seperti histon kompak dan mengatur DNA. These compact structures guide the interactions between DNA and other proteins, helping control which parts of the DNA are transcribed. Panduan ringkas ini struktur interaksi antara DNA dan protein lain, membantu mengontrol bagian mana dari DNA ditranskripsi.

DNA panjang polimer terbuat dari mengulang unit yang disebut nukleotida. [2] [3] [4] rantai DNA 22-26 angstrom lebar (2,2-2,6 nanometer), dan satu unit nukleotida 3,3 Å (0,33 nm) lama. [5] Meskipun setiap individu mengulang unit sangat kecil, DNA dapat polimer molekul-molekul sangat besar yang berisi jutaan nukleotida. For instance, the largest human chromosome , chromosome number 1, is approximately 220 million base pairs long. [ 6 ] Sebagai contoh, yang terbesar kromosom manusia, kromosom nomor 1, adalah sekitar 220 juta pasang basa lama. [6]

In living organisms, DNA does not usually exist as a single molecule, but instead as a pair of molecules that are held tightly together. [ 7 ] [ 8 ] These two long strands entwine like vines, in the shape of a double helix . Dalam organisme hidup, DNA biasanya tidak ada sebagai satu molekul, melainkan sebagai sepasang molekul yang dipegang erat. [7] [8] Kedua melilitkan benang panjang seperti tanaman anggur, dalam bentuk heliks ganda. The nucleotide repeats contain both the segment of the backbone of the molecule, which holds the chain together, and a base, which interacts with the other DNA strand in the helix. Mengulangi nukleotida mengandung segmen tulang punggung molekul, yang memegang rantai bersama-sama, dan dasar, yang berinteraksi dengan untai DNA lain dalam heliks. A base linked to a sugar is called a nucleoside and a base linked to a sugar and one or more phosphate groups is called a nucleotide . Sebuah basis dihubungkan dengan gula disebut nukleosida dan basis dihubungkan dengan gula dan satu atau lebih gugus fosfat disebut nukleotida. If multiple nucleotides are linked together, as in DNA, this polymer is called a polynucleotide . [ 9 ] Jika beberapa nukleotida yang dihubungkan bersama-sama, seperti dalam DNA, polimer ini disebut polynucleotide. [9]

The backbone of the DNA strand is made from alternating phosphate and sugar residues. [ 10 ] The sugar in DNA is 2-deoxyribose , which is a pentose (five- carbon ) sugar. Tulang punggung untai DNA terbuat dari bolak-fosfat dan gula residu. [10] Gula pada DNA adalah 2-deoksiribosa, yang merupakan pentosa (lima-karbon) gula. The sugars are joined together by phosphate groups that form phosphodiester bonds between the third and fifth carbon atoms of adjacent sugar rings. Gula bergabung bersama-sama oleh gugus fosfat yang membentuk ikatan fosfodiester antara ketiga dan kelima karbon atom yang berdekatan cincin gula. These asymmetric bonds mean a strand of DNA has a direction. Asimetris ini obligasi berarti untai DNA mempunyai arah. In a double helix the direction of the nucleotides in one strand is opposite to their direction in the other strand: the strands are antiparallel . Dalam heliks ganda arah nukleotida pada satu untai berlawanan arah mereka dalam untai lain: untai adalah antiparalel. The asymmetric ends of DNA strands are called the 5′ ( five prime ) and 3′ ( three prime ) ends, with the 5′ end having a terminal phosphate group and the 3′ end a terminal hydroxyl group. Ujung-ujung yang asimetris untai DNA disebut sebagai 5 ‘(lima perdana) dan 3′ (tiga perdana) berakhir, dengan ujung 5 ‘fosfat terminal memiliki kelompok dan ujung 3’ hidroksil terminal grup. One major difference between DNA and RNA is the sugar, with the 2-deoxyribose in DNA being replaced by the alternative pentose sugar ribose in RNA. [ 8 ] Salah satu perbedaan utama antara DNA dan RNA adalah gula, dengan 2-deoksiribosa pada DNA diganti dengan alternatif gula pentosa ribosa pada RNA. [8]

The DNA double helix is stabilized by hydrogen bonds between the bases attached to the two strands. Heliks ganda DNA distabilkan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa melekat pada dua untai. The four bases found in DNA are adenine (abbreviated A), cytosine (C), guanine (G) and thymine (T). Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenin (disingkat A), sitosin (C), guanin (G) dan timin (T). These four bases are attached to the sugar/phosphate to form the complete nucleotide, as shown for adenosine monophosphate . Keempat basa yang melekat pada gula / fosfat untuk membentuk nukleotida lengkap, seperti yang ditunjukkan untuk adenosin monofosfat.

These bases are classified into two types; adenine and guanine are fused five- and six-membered heterocyclic compounds called purines , while cytosine and thymine are six-membered rings called pyrimidines . [ 8 ] A fifth pyrimidine base, called uracil (U), usually takes the place of thymine in RNA and differs from thymine by lacking a methyl group on its ring. Basa-basa ini dibagi menjadi dua jenis; adenin dan guanin adalah leburan lima dan enam-Anggota heterosiklik senyawa yang disebut purin, sedangkan sitosin dan timin adalah enam-Anggota disebut cincin pirimidin. [8] pirimidin kelima dasar, yang disebut urasil (U), biasanya mengambil tempat timin pada RNA dan berbeda dari timin oleh kekurangan gugus metil pada cincin. Uracil is not usually found in DNA, occurring only as a breakdown product of cytosine. Urasil tidak biasanya ditemukan dalam DNA, terjadi hanya sebagai produk rincian sitosin. In addition to RNA and DNA, a large number of artificial nucleic acid analogues have also been created to study the proprieties of nucleic acids, or for use in biotechnology. [ 12 ] Selain RNA dan DNA, sejumlah besar buatan analog asam nukleat juga telah dibentuk untuk mempelajari sopan santun asam nukleat, atau untuk digunakan di bidang bioteknologi. [12]

Grooves Alur

Twin helical strands form the DNA backbone. Twin heliks untai DNA membentuk tulang punggung. Another double helix may be found by tracing the spaces, or grooves, between the strands. Heliks ganda lain dapat ditemukan dengan menelusuri spasi, atau alur, antara untai. These voids are adjacent to the base pairs and may provide a binding site . Void ini adalah berdekatan dengan pasangan basa dan dapat memberikan situs pengikatan. As the strands are not directly opposite each other, the grooves are unequally sized. Ketika untaian tidak langsung berlawanan satu sama lain, alur yang tidak sama ukuran. One groove, the major groove, is 22 Å wide and the other, the minor groove, is 12 Å wide. [ 13 ] The narrowness of the minor groove means that the edges of the bases are more accessible in the major groove. Salah satu alur, alur utama, adalah 22 Å lebar dan yang lain, alur kecil, adalah 12 Å lebar. [13] Para sempitnya alur kecil berarti bahwa tepi-tepi basa lebih mudah diakses dalam alur utama. As a result, proteins like transcription factors that can bind to specific sequences in double-stranded DNA usually make contacts to the sides of the bases exposed in the major groove. [ 14 ] This situation varies in unusual conformations of DNA within the cell (see below) , but the major and minor grooves are always named to reflect the differences in size that would be seen if the DNA is twisted back into the ordinary B form. Akibatnya, protein seperti faktor transkripsi yang dapat mengikat sekuens spesifik dalam DNA beruntai ganda biasanya membuat kontak ke sisi basa terpapar dalam alur utama. [14] Situasi ini tidak biasa bervariasi dalam konformasi DNA dalam sel (lihat bawah), tetapi mayor dan minor alur selalu bernama untuk mencerminkan perbedaan dalam ukuran yang akan terlihat jika DNA memutar kembali ke bentuk B biasa.

Base pasangan

Setiap jenis dasar pada salah satu untai membentuk sebuah ikatan dengan hanya satu jenis dasar di untai lainnya. This is called complementary base pairing . Ini disebut saling melengkapi pasangan basa. Here, purines form hydrogen bonds to pyrimidines, with A bonding only to T, and C bonding only to G. This arrangement of two nucleotides binding together across the double helix is called a base pair. Di sini, purin membentuk ikatan hidrogen untuk pirimidin, dengan A hanya ikatan ke T, dan C ikatan hanya untuk G. pengaturan ini dua nukleotida yang mengikat bersama-sama melintasi heliks ganda disebut pasangan basa. As hydrogen bonds are not covalent , they can be broken and rejoined relatively easily. Ikatan hidrogen tidak kovalen, mereka dapat rusak dan bergabung kembali dengan relatif mudah. The two strands of DNA in a double helix can therefore be pulled apart like a zipper, either by a mechanical force or high temperature . [ 15 ] As a result of this complementarity, all the information in the double-stranded sequence of a DNA helix is duplicated on each strand, which is vital in DNA replication. Dua untai DNA pada heliks ganda oleh karena itu dapat ditarik terpisah seperti ritsleting, baik oleh kekuatan mekanis atau tinggi suhu. [15] Sebagai hasil dari saling melengkapi ini, semua informasi dalam urutan untai ganda DNA heliks diduplikasi pada setiap untai, yang sangat penting dalam replikasi DNA. Indeed, this reversible and specific interaction between complementary base pairs is critical for all the functions of DNA in living organisms. [ 3 ] Memang, reversibel dan spesifik ini interaksi antara pasangan basa komplementer adalah penting untuk semua fungsi DNA dalam organisme hidup.

Dua jenis bentuk pasangan basa perbedaan jumlah ikatan hidrogen, AT membentuk dua ikatan hidrogen, dan GC membentuk tiga ikatan hidrogen (lihat angka, kiri). DNA with high GC-content is more stable than DNA with low GC-content, but contrary to popular belief, this is not due to the extra hydrogen bond of a GC basepair but rather the contribution of stacking interactions (hydrogen bonding merely provides specificity of the pairing, not stability). [ 16 ] As a result, it is both the percentage of GC base pairs and the overall length of a DNA double helix that determine the strength of the association between the two strands of DNA. Tinggi DNA dengan GC-content yang lebih stabil daripada DNA dengan GC-content yang rendah, tetapi bertentangan dengan kepercayaan populer, ini bukan disebabkan oleh ikatan hidrogen tambahan GC basepair melainkan lebih kepada kontribusi menumpuk interaksi (ikatan hidrogen hanya memberikan spesifisitas pasangan, bukan stabilitas). [16] Sebagai hasilnya, itu adalah persentase kedua pasangan basa GC dan panjang keseluruhan heliks ganda DNA yang menentukan kekuatan hubungan antara kedua untai DNA. Long DNA helices with a high GC content have stronger-interacting strands, while short helices with high AT content have weaker-interacting strands. [ 17 ] In biology, parts of the DNA double helix that need to separate easily, such as the TATAAT Pribnow box in some promoters , tend to have a high AT content, making the strands easier to pull apart. [ 18 ] In the laboratory, the strength of this interaction can be measured by finding the temperature required to break the hydrogen bonds, their melting temperature (also called T m value). Heliks DNA yang panjang dengan kandungan GC yang tinggi memiliki berinteraksi kuat-helai, sementara heliks pendek dengan tinggi memiliki konten AT-berinteraksi lemah untai. [17] Dalam biologi, bagian-bagian DNA heliks ganda yang perlu untuk memisahkan dengan mudah, seperti TATAAT Pribnow kotak dalam beberapa promotor, cenderung memiliki konten AT yang tinggi, membuat lebih mudah untuk menarik helai terpisah. [18] Di laboratorium, kekuatan interaksi ini dapat diukur dengan mencari suhu yang dibutuhkan untuk memutus ikatan hidrogen, mereka suhu mencair (juga disebut T nilai m). When all the base pairs in a DNA double helix melt, the strands separate and exist in solution as two entirely independent molecules. Ketika semua pasang basa dalam heliks ganda DNA meleleh, untaian terpisah dan ada dalam larutan sebagai dua molekul yang sepenuhnya independen. These single-stranded DNA molecules have no single common shape, but some conformations are more stable than others. [ 19 ] Beruntai tunggal ini molekul DNA tidak mempunyai satu bentuk umum, tetapi beberapa konformasi lebih stabil daripada yang lain.

Kerusakan

DNA dapat rusak oleh berbagai macam mutagen, yang mengubah urutan DNA. Mutagens include oxidizing agents , alkylating agents and also high-energy electromagnetic radiation such as ultraviolet light and X-rays . Mutagen termasuk agen oksidasi, alkylating agen dan juga tinggi energi radiasi elektromagnetik seperti sinar ultraviolet cahaya dan sinar-X. The type of DNA damage produced depends on the type of mutagen. Jenis kerusakan DNA yang dihasilkan tergantung pada jenis mutagen. For example, UV light can damage DNA by producing thymine dimers , which are cross-links between pyrimidine bases. [ 56 ] On the other hand, oxidants such as free radicals or hydrogen peroxide produce multiple forms of damage, including base modifications, particularly of guanosine, and double-strand breaks. [ 57 ] A typical human cell contains about 150,000 bases that have suffered oxidative damage. [ 58 ] Of these oxidative lesions, the most dangerous are double-strand breaks, as these are difficult to repair and can produce point mutations , insertions and deletions from the DNA sequence, as well as chromosomal translocations . [ 59 ] Sebagai contoh, sinar UV dapat merusak DNA dengan memproduksi timin dimer, yang cross-link antara basa pirimidin. [56] Di sisi lain, oksidan seperti radikal bebas atau hidrogen peroksida menghasilkan beberapa bentuk kerusakan, termasuk basis modifikasi, khususnya dari guanosin, dan double-untai istirahat. [57] Sebuah tipikal sel manusia mengandung sekitar 150.000 pangkalan yang telah menderita kerusakan oksidatif. [58] Dari lesi oksidatif ini, yang paling berbahaya adalah untai ganda istirahat, karena ini sulit untuk memperbaiki dan dapat menghasilkan mutasi titik, sisipan dan penghapusan dari urutan DNA, serta translokasi kromosom. [59]

Many mutagens fit into the space between two adjacent base pairs, this is called intercalating . Banyak mutagen muat ke dalam ruang di antara dua pasangan basa yang bersebelahan, ini disebut intercalating. Most intercalators are aromatic and planar molecules, and include Ethidium bromide , daunomycin , and doxorubicin . Kebanyakan intercalators adalah aromatik dan planar molekul, dan termasuk Ethidium bromida, daunomycin, dan doxorubicin. In order for an intercalator to fit between base pairs, the bases must separate, distorting the DNA strands by unwinding of the double helix. Dalam rangka untuk intercalator agar sesuai antara pasangan basa, basa harus terpisah, mendistorsi untai DNA oleh lilitan heliks ganda. This inhibits both transcription and DNA replication, causing toxicity and mutations. Hal ini menghambat baik transkripsi dan replikasi DNA, menyebabkan keracunan dan mutasi. As a result, DNA intercalators are often carcinogens , and Benzo[ a ]pyrene diol epoxide , acridines , aflatoxin and ethidium bromide are well-known examples. [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] Nevertheless, due to their ability to inhibit DNA transcription and replication, other similar toxins are also used in chemotherapy to inhibit rapidly growing cancer cells. [ 63 ] Akibatnya, DNA intercalators sering karsinogen, dan Benzo [a] pyrene diol epoxide, acridines, aflatoxin dan ethidium bromida adalah contoh terkenal. [60] [61] [62] Namun, karena kemampuan mereka untuk menghalangi transkripsi DNA dan replikasi, racun serupa lainnya juga digunakan dalam kemoterapi untuk menghambat tumbuh pesat kanker sel. [63]

Fungsi biologis

DNA linear biasanya terjadi sebagai kromosom pada eukariota, dan lingkaran kromosom pada prokariota. The set of chromosomes in a cell makes up its genome ; the human genome has approximately 3 billion base pairs of DNA arranged into 46 chromosomes. [ 64 ] The information carried by DNA is held in the sequence of pieces of DNA called genes . Transmission of genetic information in genes is achieved via complementary base pairing. Himpunan kromosom dalam sel membuat sampai dengan genom; pada genom manusia memiliki sekitar 3 miliar pasangan basa DNA disusun dalam 46 kromosom. [64] Informasi yang dibawa oleh DNA yang disimpan di dalam urutan dari potongan-potongan DNA yang disebut gen. Transmisi dari informasi genetik dalam gen ini dicapai melalui pasangan basa komplementer. For example, in transcription, when a cell uses the information in a gene, the DNA sequence is copied into a complementary RNA sequence through the attraction between the DNA and the correct RNA nucleotides. Misalnya, dalam transkripsi, ketika sebuah sel menggunakan informasi dalam gen, urutan DNA akan disalin ke dalam urutan RNA komplementer melalui tarik-menarik antara DNA dan RNA nukleotida yang benar. Usually, this RNA copy is then used to make a matching protein sequence in a process called translation which depends on the same interaction between RNA nucleotides. Biasanya, copy RNA ini kemudian digunakan untuk melakukan pencocokan sekuens protein dalam proses yang disebut terjemahan yang sama tergantung pada interaksi antara nukleotida RNA. Alternatively, a cell may simply copy its genetic information in a process called DNA replication. Atau, sebuah sel mungkin hanya menyalin informasi genetik dalam proses yang disebut replikasi DNA. The details of these functions are covered in other articles; here we focus on the interactions between DNA and other molecules that mediate the function of the genome. Rincian fungsi-fungsi ini akan dibahas pada artikel lain, di sini kita fokus pada interaksi antara DNA dan molekul lain yang menengahi fungsi genom.

Sumber: Wikipedia

Kategori:Biologi
  1. Belum ada komentar.
  1. No trackbacks yet.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

%d blogger menyukai ini: