Materi Genetis : ADN dan ARN

Asam Deoksiribonukleat (ADN) Menurut hasil penelitian, bahan dasar yang membentuk inti sel adalah suatu protein yang dikenal dengan nama nukleoprotein. Nukleoprotein terdiri dari protein dan asam nukleat. Ada beberapa macam asam nukleat, tetapi  yang berhubungan dengan faktor penurunan sifat hanya ada dua yaitu asam deoksiribonukleat (ADN) dan asam  ribonukleat (ARN).

Struktur ADN: dibentuk oleh rantai ganda polinukleotida.

Model struktur ADN pertamakali diajukan oleh James D. Watson  dan Francis Crick pada tahun 1953, yang dibuat berdasarkan analisis foto defraksi sinar X.  Menurut Watson dan Crick ADN berbentuk double helix yaitu bentuk seperti tangga terpilin yang sangat panjang. Setiap ADN disusun oleh dua buah rantai polinukleotida. Rantai polinukleotida dibentuk oleh banyak nukleotida yang berikatan satu sama lain.

Inilah Watson dan Crick, penemu strukutur ADN. Penemuan mereka merupakan awal munculnya bidang rekayasa genetika. Obyek di tengah adalah replika ADN buatan mereka.

Satu nukleotida dibentuk oleh komponen:
-    gugus gula pentosa (deoksiribosa)
-    gugus fosfat
-    gugus basa nitrogen
Bahan dasar pembentuk nukleotida adalah nukleosida, yaitu bentuk ikatan antara gula pentosa dengan basa nitrogen. Bila nukleosida mengikat fosfat akan membentuk nukleotida.
Basa nitrogen pada ADN ada dua macam yaitu purin dan pirimidin. Purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan pirimidin terdiri atas timin (T) dan sitosin (S). Adenin selalu berpasangan dengan timin dan dihubungkan oleh dua ikatan hidrogen, sedangkan guanin selalu berpasangan dengan sitosin dan dihubungkan oleh tiga ikatan hidrogen.

Struktur sebuah nukleotida. Bila basa nitrogennya adalah Adenin maka nukleotidanya disebut deoksiadenosinmonophosphat

Replikasi ADN
ADN memiliki kemampuan untuk menggandakan diri (mereplikasi) secara sangat tepat. Proses ini umumnya terjadi saat interfase. Pada proses replikasi akan dihasilkan rantai ADN baru dari rantai ADN yang telah ada. Proses replikasi dimulai dengan membukanya rantai ganda polinukleotida, kemudian setiap rantai polinukleotida lama akan membentuk rantai polinukleotida baru pasangannya. Pada akhir replikasi diperoleh dua ADN yang tepat sama masing-masing terdiri atas rantai polinukleotida lama dan baru yang saling melilit. Dalam proses tersebut diperlukan bahan berupa ATP, enzim (ADN polimerase, ligase, dan helikase), dan deoksiribonukleosida.

Ada tiga hipotesis yang pernah diajukan mengenai proses replikasi ADN yaitu konservatif, semi konservatif, dan disversif.

• Hipotesis konservatif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi masing-masing terdiri atas ADN dengan rantai baru dan ADN dengan rantai lama yang saling melilit.
• Hipotesis semikonservatif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi keduanya terdiri atas satu rantai lama dan satu rantai baru.
• Sedangkan hipotesis disversif menyatakan bahwa ADN hasil replikasi terdiri dari gabungan segmen nukleotida rantai lama dan rantai baru.

Penelitian menunjukkan bahwa hipotesis semi konservatiflah yang benar.

Skema proses replikasi ADN. Perhatikan bahwa ADN hasil replikasi merupakan ikatan antara rantai lama dengan rantai baru. Tipe seperti ini disebut replikasi semi konservatif.

Untuk lebih jelas silahkan melihat animasi mengenai replikasi ADN berikut ini.

Asam Ribonukleat (ARN)
Fungsi pengendalian sifat yang dimiliki ADN didasarkan pada fungsinya sebagai perancang sintesis protein yang diperlukan dalam pembentukan enzim maupun penyusun struktur sel. Dalam proses sintesis protein ADN berperan sebagai perancang, sedangkan pelaksananya adalah asam ribonukleat (ARN). Sebelum sintesis protein berlangsung ARN akan dibentuk dulu oleh ADN di dalam nukleus dalam proses transkripsi.
ARN berupa rantai tunggal polinukleotida dan dibentuk oleh ribonukleotida yaitu ikatan antara fosfat, gula pentosa (ribosa), dan basa nitrogen. Berbeda dengan ADN, basa nitrogen pirimidin pada ARN terdiri atas urasil (T) dan sitosin (S), sedangkan purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Jadi pada ARN timin digantikan oleh urasil.
Ada tiga jenis ARN yang berperan dalam sintesis protein:

1. ARN duta (ARNd) : Berfungsi membawa informasi susunan protein dari ADN dalam inti sel ke ribosom yang berada dalam sitoplasma.
2. ARN ribosom (ARNr) : ARNr terdapat dalam ribosom dan menyusun 50% – 60% struktur ribosom. Fungsi sebenarnya dari ARNr sampai sekarang belum diketahui. Diduga ARNr membantu proses sintesis protein.
3. ARN transfer (ARNt) : ARNt didapati dalam sitoplasma dan berfungsi mengikat dan membawa asam amino menuju ribosom

Berikut ini adalah beberapa perbedaan struktur antara ADN dan ARN.

Asam Deoksiribonukleat (ADN)

Asam Ribonukleat (ARN)

Ditemukan di dalam nukleus, mitokondria, dan kloroplas Berbentuk rantai ganda (double helix) yang sangat panjang Fungsinya berhubungan erat dengan penurunan sifat dan sintesis protein Kadarnya tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein Basa nitrogennya terdiri dari purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (timin dan sitosin) Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu gula ribosa yang kehilangan satu atom oksigen

Ditemukan di dalam nukleus, sitoplasma, dan ribosom Berbentuk rantai tunggal pendek Fungsinya berhubungan erat dengan pelaksanaan sintesis protein Kadarnya dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein Basa nitrogennya terdiri dari purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (urasil dan sitosin) Komponen gulanya ribosa