Apakah pengertian sederhana dari DNA ?
Replikasi DNA
Ujung kromosom linier tidak dapat direplikasi sepenuhnya karena tidak ada DNA yang dapat menggantikan RNA primer yang dibuang dari ujung 5’ untai tertinggal. Dengan demikian, informasi genetik dapat hilang dari DNA. Untuk mengatasi hal ini, ujung kromosom eukariota (telomer) mengandung beratus-ratus sekuens repetitif sederhana yang tidak berisi informasi genetik dengan ujung 3’ melampaui ujung 5’. Enzim telomerase mengandung molekul RNA pendek, yang sebagian sekuensnya komplementer dengan sekuens repetitif tersebut. RNA ini akan bertindak sebagai cetakan (templat) bagi penambahan sekuens repetitif pada ujung 3’.
Sekuens DNA
Berhubungan dengan fungsi biologinya, sebuah sekuens dapat berupa "sense" atau "anti-sense" (lihat DNA), dan "kode" atau "nonkode", sekuens DNA dapat juga membawa DNA sampah.
Asam deoksiribonukleat
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick mendefinisikan DNA sebagai polimer yang terdiri dari 4 basa dari asam nukleat, dua dari kelompok purina:adenina dan guanina; dan dua lainnya dari kelompok pirimidina:sitosina dan timina. Keempat nukleobasa tersebut terhubung dengan glukosa fosfat.
Enzim restriksi
Panjang dari sekuen pengenalan memengaruhi seringnya enzim restriksi memotong DNA dalam ukuran tertentu. Misalnya pada enzim yang memiliki panjang 4 basa, enzim ini diperkirakan akan memotong setiap 256 nukleotida. Perhitungan tersebut diperoleh dengan mengasumsikan setiap basa mempunyai kemungkinan yang sama untuk muncul, yaitu sebesar 1/4 (kemungkinan muncul 1 dari 4 basa). Jadi jika sekuen pengenalan mempunyai panjang 6 basa, maka perhitungannya menjadi: (1/4) = 1/4096. Perhitungan ini hanya sebagai perkiraan, pada kenyataannya belum tentu demikian. Beberapa sekuen bisa jadi lebih sering atau lebih jarang ditemui dalam suatu organisme. Seperti pada mamalia, sekuen CG sangat jarang ditemui sehingga enzim HpaII yang mempunyai sekuen pengenalan CCGG akan lebih jarang memotong pada DNA mamalia.
Sel (biologi)
Setiap sel berasal dari pembelahan sel sebelumnya, dan tahap-tahap kehidupan sel antara pembelahan sel ke pembelahan sel berikutnya disebut sebagai siklus sel. Pada kebanyakan sel, siklus ini terdiri dari empat proses terkoordinasi, yaitu pertumbuhan sel, replikasi DNA, pemisahan DNA yang sudah digandakan ke dua calon sel anakan, serta pembelahan sel. Pada bakteri, proses pemisahan DNA ke calon sel anakan dapat terjadi bersamaan dengan replikasi DNA, dan siklus sel yang berurutan dapat bertumpang tindih. Hal ini tidak terjadi pada eukariota yang siklus selnya terjadi dalam empat fase terpisah sehingga laju pembelahan sel bakteri dapat lebih cepat daripada laju pembelahan sel eukariota. Pada eukariota, tahap pertumbuhan sel umumnya terjadi dua kali, yaitu sebelum replikasi DNA (disebut "fase G", "gap" 1) dan sebelum pembelahan sel ("fase G"). Siklus sel bakteri tidak wajib memiliki fase G, namun memiliki fase G yang disebut periode D. Tahap replikasi DNA pada eukariota disebut "fase S" (sintesis), atau pada bakteri ekuivalen dengan periode C. Selanjutnya, eukariota memiliki tahap pembelahan nukleus yang disebut "fase M" (mitosis).
Kode batang DNA
Dalam biologi molekular, kode batang DNA atau DNA barcoding merupakan suatu urutan basa DNA yang sangat berbeda-beda antarspesies namun hampir tidak berubah di dalam suatu spesies sehingga dapat dipakai sebagai penanda suatu spesies. Urutan ini, apabila ditemukan, dapat digunakan untuk mengkatalog keanekaragaman hayati secara cepat di suatu daerah suaka atau mengawasi pengiriman hewan atau tumbuhan dari perdagangan hewan atau tumbuhan terancam secara ilegal.
Teknik keamanan pangan
Kuncinya ada pada DNA dari bakteri patogen itu sendiri dan komponen yang ada di sekitarnya. Pada pengujian berbasis DNA, yang menjadi target adalah gen RNA ribosom yang dapat diambil dalam jumlah banyak sehingga memberikan sensitivitas pengujian yang lebih tinggi. Ada juga yang memanfaatkan reaksi berantai polimerase ("polymerase chain reaction", PCR) yang memanfaatkan prinsip dasar hibridisasi DNA di mana potongan pendek DNA primer dihibridisasi pada bagian yang spesifik yang diperbanyak secara enzimatis. Secara teori, PCR dapat memperbanyak satu salinan DNA menjadi jutaan dalam waktu kurang dari 2 jam sehingga mengurangi dan bahkan meniadakan kebutuhan terhadap pengkulturan bakteri. Kehadiran inhibitor pada makanan dan pada banyak media kultur dapat mencegah terjadinya pengikatan primer dan mengurangi efisiensi perbanyakan DNA sehingga sensitivitas yang tinggi yang mungkin didapat dari PCR pada kultur murni menjadi berkurang ketika dilakukan pengujian terhadap bahan pangan. PCR juga dibatasi oleh kebutuhan terhadap informasi yang spesifik terhadap patogen yang menjadi target. PCR juga tidak dapat digunakan untuk mendeteksi jumlah jenis organisme yang banyak dalam suatu campuran secara simultan.
Replikasi DNA
Untai DNA tunggal hasil pemisahan oleh helikase selanjutnya diselubungi oleh protein pengikat untai tunggal atau single-stranded binding protein (Ssb) untuk melindungi DNA untai tunggal dari kerusakan fisik dan mencegah renaturasi. Enzim DNA primase kemudian akan menempel pada DNA dan menyintesis RNA primer yang pendek untuk memulai atau menginisiasi sintesis pada untai pengarah.
Agar replikasi dapat terus berjalan menjauhi ori, diperlukan enzim helikase selain DnaB. Hal ini karena pembukaan heliks akan diikuti oleh pembentukan putaran baru berupa superkoiling positif. Superkoiling negatif yang terjadi secara alami ternyata tidak cukup untuk mengimbanginya sehingga diperlukan enzim lain, yaitu topoisomerase tipe II yang disebut dengan DNA girase. Enzim DNA girase ini merupakan target serangan antibiotik sehingga pemberian antibiotik dapat mencegah berlanjutnya replikasi DNA bakteri.
Biologi
Gen adalah satuan pewarisan utama semua organisme. Gen merupakan bagian dari ADN yang memengaruhi bentuk atau fungsi organisme. Semua organisme, dari bakteri hingga hewan, memiliki mekanisme yang mentranslasi ADN menjadi protein. Sel mentranskripsi ADN menjadi asam ribonukleat (ARN), dan ribosom kemudian mentranslasi ARN menjadi protein, sebuah rangkaian asam amino. Kode translasi semua organisme pada dasarnya sama. Misalnya, rangkaian ADN yang menyandikan insulin dalam tubuh manusia juga menyandikan insulin ketika dimasukkan ke organisme lain seperti tumbuhan.
Asam deoksiribonukleat
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 enzim helikase yang dapat mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan rantai DNA.
Biokimia
Monomer dari asam nukleat disebut nukleotida, dan tiap nukleotida terdiri dari 3 komponen: basa nitrogen (purin dan pirimidin), gula pentosa/senyawa gula karbon-5, dan gugus fosfat. Perbedaan tipe asam nukleat dapat ditemukan di jenis gula pada rantainya (contohnya, DNA terdiri dari 2 deoksiribosa). Juga, jenis basa nitrogen yang mungkin ada di asam nukleat juga bisa berbeda: adenin, sitosin, dan guanin bisa ada di RNA dan DNA, timin hanya pada DNA, dan urasil hanya pada RNA.
Biologi
Pada tahun 1940-an, dan awal tahun 1950-an, penelitian berhasil membuktikan bahwa asam deoksiribonukleat (ADN) merupakan komponen kromosom yang mengandung satuan pewarisan yang kini disebut gen. Pemusatan perhatian pada model organisme baru seperti virus, dan bakteri serta penemuan struktur untai ganda ADN pada tahun 1953 menandai jalannya peralihan ke masa genetika molekuler. Kode genetik berhasil dipecahkan oleh Har Gobind Khorana, Robert W. Holley, dan Marshall Warren Nirenberg setelah memahami bahwa ADN mengandung kodon. Akhirnya, Proyek Genom Manusia diluncurkan pada tahun 1990 dengan tujuan untuk memetakan semua genom manusia DNA. Proyek ini selesai pada tahun 2003, dan merupakan langkah pertama dalam menggabungkan pengetahuan biologi dengan definisi tubuh manusia, dan organisme lain secara fungsional, dan molekuler.
Replikasi DNA
Garpu replikasi atau cabang replikasi ("replication fork") ialah struktur yang terbentuk ketika DNA bereplikasi. Garpu replikasi ini dibentuk akibat enzim "helikase" yang memutus ikatan-ikatan hidrogen yang menyatukan kedua untaian DNA, membuat terbukanya untaian ganda tersebut menjadi dua cabang yang masing-masing terdiri dari sebuah untaian tunggal DNA. Masing-masing cabang tersebut menjadi "cetakan" untuk pembentukan dua untaian DNA baru berdasarkan urutan nukleotida komplementernya. DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan memperpanjang oligonukleotida yang dibentuk oleh enzim "primase" dan disebut "primer".
Pengenalan evolusi
Setiap organisme hidup (terkecuali virus RNA) mengandung molekul DNA yang membawa informasi genetik. Gen adalah untaian DNA yang membawa informasi dan memengaruhi sifat dan ciri organisme. Gen menentukan penampilan umum suatu individu dan secara terbatas memengaruhi perilakunya. Jika dua organisme berkerabat dekat, DNA-nya akan sangat mirip. Di sisi lain, dua organisme yang berkerabat jauh akan memiliki perbedaan DNA yang lebih besar Sebagai contoh, dua orang bersaudara memiliki hubungan yang lebih dekat dan DNA yang lebih mirip daripada dua orang sepupu. Kemiripan pada DNA biasanya menentukan hubungan antar spesies sama seperti ia menunjukkan hubungan antar individu. Sebagai contoh, perbandingan DNA gorila, simpanse, dan manusia menunjukkan 96% kemiripan DNA antara manusia dengan simpanse. Perbandingan ini mengindikasikan bahwa manusia dan simpanse lebih berkerabat dekat terhadap satu sama lainnya daripada terhadap gorila.
Bidang sistematika molekuler memfokuskan pada pengukuran kemiripan pada molekul DNA dan menggunakan informasi ini untuk menentukan seberapa jauh kedua organisme berkerabat melalui evolusi. Perbandingan ini mengizinkan para ahli biologi membangun "pohon hubungan" evolusi kehidupan yang ada di Bumi. Perbandingan ini bahkan dapat mengizinkan para ilmuwan menyingkap hubungan antar organisme yang leluhurnya telah hidup sangat lama sedemikiannya tiada kemiripan yang terpantau pada organisme sekarang.
SYBR Hijau I
Pada larutan normal (tanpa DNA) senyawa ini akan berfluorescent dalam jumlah sedikit. akan tetapi jika sejumlah DNA ditambahkan dalam larutan, maka SYBR® Green akan langsung berikatan dengan DNA utas ganda dan langsung meningkatkan kemampuan fluorescentnya hingga 1000 kali. jadi semakin besar konsentrasi DNA dalam larutan, semakin terang pendaran yang dihasilkan.
Enzim restriksi
Enzim restriksi ini kompleks dengan "multisubunit", memotong DNA secara acak dan jauh dari sekuens pengenalannya. Pada awalnya enzim ini dikira langka; tetapi setelah analisis sekuens genom, enzim ini ternyata umum. Enzim restriksi tipe I ini memiliki pengaruh besar dalam biokimia, namun mempunyai nilai ekonomis yang rendah karena tidak dapat menghasilkan potongan fragmen DNA yang diinginkan sehingga tidak diproduksi.
Asam deoksiribonukleat
DNA dapat dipuntir menjadi seperti tali melalui proses yang disebut pemilinan kumparan DNA. Pada kondisi "relaksasi", unting DNA biasanya akan mengitari sumbu heliks ganda setiap 10,4 pasangan basa. Namun jika DNA dipuntir, unting-untingnya dapat tergulung menjadi lebih rapat ataupun tergulung menjadi lebih longgar. Jika DNA dipuntir searah putaran heliks, basa-basa dalam unting DNA akan terikat lebih rapat. Hal ini dinamakan pemilinan kumparan positif. Sebaliknya jika DNA dipuntir berlawanan putaran heliks, basa-basa dalam unting DNA akan terlepas lebih mudah. Hal ini dinamakan pemilinan kumparan negatif. Secara alamiah, kebanyakan DNA memiliki bentuk pemilinan kumparan negatif yang disebabkan oleh enzim topoisomerase. Enzim ini juga diperlukan untuk melepaskan tegangan puntiran yang dialami DNA semasa proses transkripsi dan replikasi.
Terdapat banyak kemungkinan konformasi-konformasi DNA yang dapat kita temukan, di antaranya A-DNA, B-DNA, dan Z-DNA, walaupun hanya B-DNA dan Z-DNA saja yang telah diamati secara langsung pada organisme fungsional. Konformasi-konformasi yang diadopsi oleh DNA bergantung pada tingkat hidrasi DNA, urutan DNA, tingkat dan arah pilinan kumparan DNA, modifikasi kimiawi pada basa DNA, jenis dan konsentrasi ion-ion logam, maupun keberadaan poliamina dalam larutan.
Kanker payudara
Array-mikro [[DNA]] merupakan suatu metode yang diawali dengan membandingkan sel normal dengan sel kanker dan melihat perbedaan yang terjadi pada [[ekspresi gen]]etik antara dua jenis sel. Walaupun perbedaan ekspresi genetik tersebut belum tentu menunjukkan ciri khas onkogen sel kanker, namun beberapa grup periset mempertimbangkan bahwa beberapa grup/kluster [[gen]] mempunyai kecenderungan untuk meninggalkan jejak genetik pada sel lain hingga terjadi [[ekspresi gen]]etik yang sama, yang disebut profil genetik. Dengan demikian, dinamika fungsional gen dan [[genom]] dapat diamati seperti proses [[transkripsi]] [[mRNA]], identifikasi domain pengikat dari protein [[asam nukleat]], [[analisis]] "single-nucleotide polymorphism".
Asam ribonukleat
Asam ribonukleat (ARN, ) adalah molekul polimer yang terlibat dalam berbagai peran biologis dalam mengkode, dekode, regulasi, dan ekspresi gen. RNA dan DNA adalah asam nukleat, dan, bersama dengan protein dan karbohidrat, merupakan empat makromolekul utama yang penting untuk semua bentuk kehidupan yang diketahui. Seperti DNA, RNA dirakit sebagai rantai nukleotida, tetapi tidak seperti DNA, RNA lebih sering ditemukan di alam sebagai untai tunggal yang melipat ke dirinya sendiri, daripada untai ganda berpasangan. Organisme seluler menggunakan RNA duta () untuk menyampaikan informasi genetik (menggunakan huruf G, U, A, dan C untuk menunjukkan basa nitrogen guanin, urasil, adenin, dan sitosin ()) yang mengarahkan sintesis protein spesifik. Banyak virus mengkodekan informasi genetik mereka menggunakan genom RNA.
Amplifikasi Acak Polimorfisme DNA
RAPD ("Random Amplified Polymorphic DNA") merupakan metode perbanyakan genom yang paling sering digunakan karena sangat mudah dan membutuhkan jumlah DNA genom yang tidak terlalu banyak. Metode dasarnya hampir sama seperti PCR, tetapi fragmen genom yang diperbanyak bersifat acak dengan satu atau banyak primer pada "arbitrary sequence" (sekuens tidak tentu). Polimorfisme yang terjadi antara individual atau strain dikenali melalui perbedaan pada fragmen DNA yang diperbanyak oleh primer yang tersedia.
DNA ligase
DNA ligase dapat digolongkan menjadi 2 jenis berdasarkan kofaktor yang diperlukan, yaitu NAD atau ATP. DNA ligase NAD-"dependent" ditemukan hanya di bakteri. Sementara itu, DNA ligase ATP-"dependent" ditemukan di bakteriofage, "eubacteria", "archaea", dan virus. Walaupun kedua jenis enzim ini memerlukan kofaktor yang berbeda, keduanya memiliki mekanisme katalitik yang sama. DNA ligase ATP-"dependent" yang umum adalah T4 DNA ligase dan T7 DNA ligase.
Asam deoksiribonukleat
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, 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.
Asam deoksiribonukleat
Dalam sel, DNA tersusun dalam kromosom. Semasa pembelahan sel, kromosom-kromosom ini diduplikasi dalam proses yang disebut replikasi DNA. Organisme eukariotik (hewan, tumbuhan, fungi, dan protista) menyimpan kebanyakan DNA-nya dalam inti sel dan sebagian kecil sisanya dalam organel seperti mitokondria ataupun kloroplas. Sebaliknya organisme prokariotik (bakteri dan arkaea) menyimpan DNA-nya hanya dalam sitoplasma. Dalam kromosom, protein kromatin seperti histon berperan dalam penyusunan DNA menjadi struktur kompak. Struktur kompak inilah yang kemudian berinteraksi antara DNA dengan protein lainnya, sehingga membantu kontrol bagian-bagian DNA mana sajakah yang dapat ditranskripsikan.
Oligonukleotida
Oligonukleotida (umumnya disingkat "oligo" dalam percakapan sehari-hari di laboratorium, dan digunakan dalam artikel ini) merupakan seberkas pendek polimer nukleotida (DNA atau RNA) yang sering digunakan sebagai primer atau sebagai penuntun probe pada berbagai teknik analisis deteksi dalam biologi molekular. Ukurannya biasanya antara 5 sampai 20 basa N (biasa ditulis 10-mer untuk oligo dengan 10 basa, "-mer" kependekan dari "primer").
Percobaan Meselson-Stahl
Setelah itu, sel "E. coli" dengan hanya N dalam DNA-nya ditaruh kembali dalam medium N dan dibolehkan untuk membelah diri hanya sekali. DNA kemudian diekstrak dari sebuah sel dan dibandingkan dengan DNA dengan N maupun dengan N. Hasilnya ditemukan DNA tersebut memiliki kerapatan antara. Karena replikasi konservatif akan menghasilkan banyaknya DNA dengan kerapatan yang tinggi dan rendah dalam jumlah yang sama (namun tidak ada DNA dengan kerapatan antara), percobaan ini menunjukkan replikasi seperti ini tidak terjadi. Namun hasil ini konsisten dengan replikasi semikonservatif dan dispersif.
Oligomer
Dalam biokimia, istilah oligomer digunakan untuk merujuk pada fragmen DNA berunting tunggal yang pendek. Ia juga dapat merujuk pada kompleks protein yang dibuat dari dua atau lebih subunit. Dalam hal ini, kompleks yang dibuat dari beberapa subunit protein yang berbeda disebut hetero-oligomer. Apabila hanya terdapat satu subunit protein pada kompleks, ia disebut homo-oligomer.
DNA microarray
Dalam analisis ini digunakan sampel DNA normal dan DNA kanker atau tumor. Kedua jenis DNA ini kemudian diamplifikasi dan masing-masing diberi pewarna fluorescent yang berbeda satu sama lain. Pada contoh yang ditampilkan, DNA normal diberi warna hijau, dan DNA tumor memiliki warna merah. Setelah proses hibridisasi, tiap DNA akan memancarkan cahaya sesuai dengan zat warna yang dibawa masing-masing. Bila DNA membawa ekspresi normal dan tumor, maka akan muncul wana lain, seperti kuning. Namun bila tidak ada DNA yang mampu melakukan hibridisasi dengan probe, pewarna tidak terekspresi dan terlihat berwarna hitam. Warna tersebut kemudian dibaca oleh detektor dan diubah menjadi data grafik sehingga dapat dianalisis secara kuantitatif (Cowell & Howthorn 2007).
Asam deoksiribonukleat
Pada sebagian kecil urutan DNA prokariota dan eukariota, dan sebagian besar urutan DNA plasmid dan virus, perbedaan antara unting sense dan antisense menjadi kabur dikarenakan terdapatnya gen yang tumpang tindih. Dalam hal ini, beberapa urutan DNA memiliki tugas ganda, yakni menyandikan protein pertama ketika dibaca melalui salah satu unting, dan menyandikan protein kedua ketika dibaca dengan arah berlawanan melalui unting komplementernya. Pada bakteri, ketumpangtindihan ini kemungkinan terlibat dalam regulasi transkripsi gen. Sedangkan pada virus, gen yang tumpang tindih ini meningkatkan jumlah informasi yang dapat disandikan dalam genom virus yang berukuran kecil.
DNA mitokondria
DNA mitokondria (Mitochondrial DNA; mtDNA atau mDNA)) adalah materi genetik DNA yang berada di dalam mitokondria. Mitokondria adalah organel dalam sel eukariotik yang mengubah energi kimia dari makanan dalam bentuk yang dapat digunakan oleh sel, adenosin trifosfat (ATP). DNA mitokondria hanya sebagian kecil DNA dalam suatu sel eukariotik; sebagian besar DNA didapati pada nukleus sel, dan pada tumbuhan, juga dalam kloroplas. Berbeda dengan organel sel lainnya, mitokondria memiliki materi genetik sendiri yang karakteristiknya berbeda dengan materi genetik di inti sel. Mitokondria, sesuai dengan namanya, merupakan rantai DNA yang terletak di bagian sel yang bernama mitokondria. DNA mitokondria memiliki ciri-ciri yang berbeda dari DNA nukleus ditinjau dari ukuran, jumlah gen, dan bentuk. Di antaranya adalah memiliki laju mutasi yang lebih tinggi, yaitu sekitar 10-17 kali DNA inti. Selain itu DNA mitokondria terdapat dalam jumlah banyak (lebih dari 1000 kopi) dalam tiap sel, sedangkan DNA inti hanya berjumlah dua kopi. DNA inti merupakan hasil rekombinasi DNA kedua orang tua sementara DNA mitokondria hanya diwariskan dari ibu (maternally inherited).
Percobaan Meselson-Stahl
Nitrogen adalah konstituen utama DNA.N adalah isotop terbanyak nitrogen, tetapi DNA dengan isotop N juga dapat ditemukan dan stabil. Isotop N tidak radioaktif, hanya lebih berat daripada nitrogen biasa.
Pengurutan DNA
Sekuens DNA menyandikan informasi yang diperlukan bagi makhluk hidup untuk melangsungkan hidup dan berkembang biak. Dengan demikian, penentuan sekuens DNA berguna di dalam ilmu pengetahuan 'murni' mengenai mengapa dan bagaimana makhluk hidup dapat hidup, selain berguna dalam penerapan praktis. Karena DNA merupakan ciri kunci makhluk hidup, pengetahuan akan sekuens DNA dapat berguna dalam penelitian biologi manapun. Sebagai contoh, dalam ilmu pengobatan sekuensing DNA dapat digunakan untuk mengidentifikasi, mendiagnosis, dan mengembangkan pengobatan penyakit genetik. Demikian pula halnya, penelitian pada agen penyebab penyakit (patogen) dapat membuka jalan bagi pengobatan penyakit menular. Bioteknologi, yang dapat pula memanfaatkan sekuensing DNA, merupakan bidang yang berkembang pesat dan berpotensi menghasilkan banyak barang dan jasa berguna. Pengetahuan akan sekuens DNA berguna untuk mengetahui sekuens asam amino yang disandikan oleh gen.
Senjata gen
Senjata gen ("gene gun") adalah suatu metode fisik untuk mentransfer DNA ke dalam sel atau jaringan makhluk hidup. DNA yang akan ditransfer perlu dilapisi dengan manik-manik emas ("gold beads") atau partikel tungsten. Selanjutnya, gelombang gas helium yang dikompresi akan mendorong DNA tersebut ke dalam sel atau jaringan dengan kecepatan tinggi. DNA akan melewati membran sel, endosom, lisosom, dan penghalang di inti sel sehingga kerusakan atau degradasi DNA dapat diminimalkan. Pada awalnya metode ini hanya digunakan pada sel tanaman, namun sekarang telah dimanfaatkan untuk vaksinasi DNA untuk melawan beberapa penyakit tertentu, salah satunya adalah tumor. Penggunaan senjata gen juga memiliki beberapa keterbatasan yang dapat merugikan, yaitu preparasi atau persiapan memakan waktu yang lama dan ukuran DNA yang dpaat ditransfer terbatas. Apabila DNA berukuran terlalu besar, dapat terjadi penggumpalan partikel dan efisiensi transfer DNA berkurang.
Lokus (genetika)
Lokus (dari bahasa Inggris "locus", jm. "loci") merupakan letak suatu gen pada suatu berkas kromosom. Karena kromosom berbentuk berkas panjang, ia dapat dianalogikan sebagai suatu kalung. Lokus dapat dianggap sebagai satu posisi manik-manik pada kalung itu. Dalam genetika molekular, posisi ini biasa dinyatakan dalam satuan "base" (basa; maksudnya basa nitrogen) karena DNA merupakan rangkaian nukleotida dengan satu basa N yang khas.
Blot Southern
Metode ini mengkombinasikan elektroforesis gel agarosa untuk memisahkan DNA berdasarkan ukurannya dan kemudian ditransfer ke membran filter untuk selanjutnya dilakukan hibridisasi dengan probe. Untuk mengidentifikasi ataupun melacak suatu fragmen DNA spesifik, diperlukan suatu pelacak (probe). DNA dipisahkan terlebih dahulu dengan elektroforesis. Probe yang dilabel akan hibridisasi pada pita-pita DNA untuk mengetahui apakah DNA tersebut mengandung gen yang diinginkan. Blot Southern mendeteksi DNA rantai tunggal dengan menggunakan DNA sebagai pelacak. Selain Blot Southern, metode lain yang mirip dan dikembangkan dari Blot Southern adalah Blot Western, Blot Northern, dan Blot Southwestern yang memiliki prinsip yang sama, namun molekul yang akan dideteksi dan pelacak yang digunakan berbeda. Kegunaan dari Blot Southern adalah untuk menganalisis keberadaan mutan yang ada pada suatu organisme dan dapat diketahui ukuran dari gen yang menjadi mutan pada organisme tersebut.
Asam deoksiribonukleat
Sebagaimana telah disebutkan di atas, kebanyakan molekul DNA ditemukan dalam keadaan unting ganda yang berikatan secara non-kovalen dan berbentuk heliks. Struktur unting ganda ini (dsDNA, "double-stranded DNA") utamanya distabilkan oleh interaksi tumpukan basa intra-unting. Interaksi yang terkuat ada pada tumpukan G dengan C. Kedua unting tersebut dapat dipisahkan menjadi dua molekul DNA unting tunggal (ssDNA, "single-stranded DNA") melalui proses yang dinamakan "peleburan" DNA. Peleburan terjadi pada temperatur tinggi, kadar garam yang reandah, dan nilai pH yang tinggi (DNA juga melebur pada nilai pH rendah, tetapi dikarenakan DNA tidak stabil akibat depurinasi asam, peleburan pH rendah jarang digunakan).
Pengurutan DNA
Metode sekuensing DNA yang kini ada hanya dapat merunut sepotong pendek DNA sekaligus. Contohnya, mesin sekuensing modern yang menggunakan metode Sanger hanya dapat mencakup paling banyak sekitar 1000 pasang basa setiap sekuensing . Keterbatasan ini disebabkan oleh probabilitas terminasi rantai yang menurun secara geometris seiring dengan bertambahnya panjang rantai, selain keterbatasan fisik ukuran dan resolusi gel.
Asam deoksiribonukleat
Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang terletak dalam darah, sperma, 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.
DNA probe
DNA probe adalah suatu fragmen DNA atau RNA atau protein pelacak target gen. DNA probe yang telah dilabel akan berkomplementasi dengan target melalui hibridisasi sehingga dapat mendeteksi keberadaan gen tertentu. Terdapat dua macam probe, yaitu homologus dan heterologus. Homologus adalah probe yang diperoleh dari DNA dengan sumber yang sama dengan DNA yang akan dilacak sehingga ikatan komplemen probe dengan DNA target cenderung lebih kuat dan presisi. Sedangkan heterologus adalah probe diperoleh dari sumber organisme yang berbeda atau dibuat secara sintetik sehingga ikatannya kurang presisi dengan gen target..
Amplifikasi Acak Polimorfisme DNA
Metode RAPD memberikan kemudahan mereplikasi DNA yang tidak diketahui sekuensnya dan dalam konsentrasi yang kecil (nanogram) dengan primer-primer yang bersifat tidak tentu ("arbitrary primers"). Teknik RAPD yang umum dipakai memerlukan oligonukleotida sintesis pendek, berukuran sekitar 10 basa dari sekuens acak. Primer ini biasanya telah disiapkan dalam bentuk kit untuk analisis RAPD. Jika primer yang dipakai berukuran kurang dari 10 basa maka lebih cocok digunakan untuk menampilkan riwayat sidik jari DNA yang lebih kompleks (bidang forensik) dengan situs penempelan primer pada sekuens DNA yang lebih banyak. Perlu diperhatikan bahwa panjang primer menjadi faktor penentu berhasil tidaknya replikasi. Primer spesifik yang ideal berukuran tidak lebih panjang dari 15 bp.
Primer yang panjang akan menyebabkan peluang komplemen dengan utas DNA semakin kecil, bahkan nihil. Hal ini terjadi karena primer yang memiliki jangkauan primer "reverse" dan "forward" yang besar tidak dapat diamplifikasi karena fragmennya terlalu panjang.
Percobaan Meselson-Stahl
Hasil ini tidak konsisten dengan replikasi dispersif, yang seharusnya menghasilkan DNA dengan kerapatan tunggal, lebih rendah daripada kerapatan antara sel generasi tunggal, tetapi dengan kerapatan lebih tinggi daripada DNA dari sel yang semata-mata ditumbuhkan dalam medium DNA N. Pada replikasi dispersif DNA N awal akan terbelah sama banyak di antara semua untaian DNA.
Pengurutan DNA
Pada metode yang asli, urutan nukleotida DNA tertentu dapat disimpulkan dengan membuat secara paralel empat reaksi perpanjangan rantai menggunakan salah satu dari empat jenis basa pemutus rantai pada masing-masing reaksi. Fragmen-fragmen DNA yang kemudian terbentuk dideteksi dengan menandai ("labelling") "primer" yang digunakan dengan fosfor radioaktif sebelum reaksi sekuensing dilangsungkan. Keempat hasil reaksi tersebut kemudian dielektroforesis pada empat lajur yang saling bersebelahan pada gel poliakrilamida.
Hasil pengembangan metode ini menggunakan empat macam "primer" yang ditandai dengan pewarna berpendar ("fluorescent dye"). Hal ini memiliki kelebihan karena tidak menggunakan bahan radioaktif; selain menambah keamanan dan kecepatan, keempat hasil reaksi dapat dicampur dan dielektroforesis pada satu lajur pada gel. Metode ini dikenal sebagai metode "dye primer sequencing".
Pengurutan DNA
Sekuens DNA dengan ukuran jauh lebih besar kerap kali dibutuhkan. Sebagai contoh, genom bakteri sederhana dapat mengandung jutaan pasang basa, sedangkan genom manusia terdiri atas lebih dari 3 miliar pasang basa. Berbagai strategi telah dikembangkan untuk sekuensing DNA skala besar, termasuk strategi "" dan "". Kedua strategi tersebut melibatkan "pembacaan" banyak bagian DNA dengan metode Sanger dan selanjutnya menyusun hasil pembacaan tersebut menjadi sekuens yang runut. Masing-masing strategi memiliki kelemahan sendiri dalam hal kecepatan dan ketepatan; sebagai contoh, metode "shotgun sequencing" merupakan metode yang paling praktis untuk sekuensing genom ukuran besar, namun proses penyusunannya rumit dan rentan kesalahan.
Translasi (genetik)
Translasi dalam genetika dan biologi molekular adalah proses penerjemahan urutan nukleotida yang ada pada molekul mRNA menjadi rangkaian asam-asam amino yang menyusun suatu polipeptida atau protein. Transkripsi dan Translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein. Translasi hanya terjadi pada molekul mRNA, sedangkan rRNA dan tRNA tidak ditranslasi. Molekul mRNA yang merupakan salinan urutan DNA menyusun suatu gen dalam bentuk kerangka baca terbuka. mRNA membawa informasi urutan asam amino.
Pengujian DNA
Pengujian DNA (DNA testing), juga dikenal sebagai profiling DNA (DNA profiling), penyidikan genetik/DNA, atau penyidikjarian genetik/DNA (genetic/DNA fingerprinting, adalah suatu pengujian forensik yang melibatkan teknik biologi molekuler untuk mendapatkan profil DNA sejumlah materi uji yang merupakan bahan biologis. Profil DNA ini biasa disebut sebagai sidik jari DNA ("DNA fingerprint"). Melalui suatu alur penalaran tertentu, profil DNA dari berbagai sumber dapat dicocokkan untuk menunjukkan keterkaitan biologis berbagai materi uji, sehingga dapat mendukung suatu pembuktian forensik.
Sintesis protein
Jauh sebelum DNA dinyatakan menjadi materi genetik sebagai unit pewarisan sifat, protein telah diyakini sebagai molekul pengatur metabolisme pada suatu sel. Pada masa itu protein dikenal sebagai molekul organik yang penting yang berperan dalam proses perubahan suatu molekul kecil menjadi molekul kompleks. Pada tahun 1878, teminologi enzim digunakan untuk menyebut katalis biologi yang berperan dalam mempercepat proses biokimia dalam sel. Enzim kemudian disebut sebagai protein atau bagian dari protein oleh Emil Fischer seorang ahli biokimia dari Jerman pada tahun 1900. Penelitian tentang molekul-molekul materi genetik menjadi mudah dengan ditemukannya struktur komponen asam nukleat sebagai materi genetik oleh Watson dan Crick. Weisman dan DeVries menunjukkan konsep awal yang menunjukkan pengatur aktifitas di dalam sel terletak pada sitoplasma. Pada awal 1900an Driesch, Verwon, dan Wilson menunjukkan bahwa inti sel merupakan tempat berkumpulnya enzim dan menjadi pusat aktifitas protein. Mazia pada tahun 1952 menunjukkan bahwa inti sel lebih berfungsi sebagai tempat pergantian daripada sebagai tempat penghasil aktifitas seluler.
Komposisi tubuh manusia
Perkiraan kandungan kasar molekul dari sel manusia tipikal 20 mikrometer adalah sebagai berikut:
*Jumlah air sangat tergantung pada komposisi tubuh dan jumlah lemak. Pada orang dewasa di negara maju rata-rata ~53% air. Hal ini sangat bervariasi menurut usia, jenis kelamin, dan adipositas. Dalam sampel besar orang dewasa dari semua umur dan kedua jenis kelamin, angka untuk fraksi air menurut beratnya ditemukan 48 ± 6% untuk wanita dan 58 ± 8% air untuk pria.
DNA: Sel manusia juga mengandung DNA mitokondria. Sel sperma mengandung lebih sedikit DNA mitokondria daripada sel lainnya. Sebuah sel darah merah mamalia biasanya tidak mengandung inti sel di masa dewasa, sehingga tidak ada DNA. Namun, sel darah merah nukleasi, atau "nucleated red blood cell", NRBC, hadir dalam sirkulasi janin dan neonatal, dan mungkin muncul pada mamalia dewasa saat terdapat penyakit.
Laura Codruța Kövesi
Kövesi telah dideskripsikan oleh "The Guardian" pada tahun 2015 sebagai jaksa penuntut umum yang "memimpin pergerakan anti-korupsi yang tidak seperti di negara-negara lain di Eropa Timur, atau mungkin bahkan di dunia". Saat ia menjabat sebagai kepala DNA, rakyat menjadi semakin percaya dengan institusi tersebut, dengan hasil survei tahun 2015 menunjukkan bahwa 60% orang Rumania mempercayai DNA (dibandingkan dengan Gereja Ortodoks Rumania yang dipercayai 61% dan parlemen yang hanya dipercayai 11%). Pada Februari 2016, Kövesi diangkat kembali sebagai Jaksa Penuntut Umum DNA oleh Kementerian Kehakiman berkat prestasi yang dicapai di bawah kepemimpinannya.
DNAFET
Transistor Efek-Medan DNA (DNAFET) adalah sebuah transistor efek-medan yang menggunakan efek-medan yang disebabkan oleh sebagian muatan molekul DNA untuk untuk membuatnya menjadi biosensor. Struktur DNAFET serupa dengan MOSFET dengan lapisan gerbang digantikan dengan molekul salah satu pilinan DNA untuk membuatnya menjadi reseptor permukaan. Ketika pilinan DNA komplementer berinteraksi dengan reseptor, penyebaran muatan didekat permukaan berubah, sehingga mengubah aliran arus yang melalui kanal semikonduktor.
Larikan DNAFET dapat digunakan untuk mendeteksi single nucleotide polymorphism dan untuk DNA sequencing. Kelebihan utama peranti ini daripada metode deteksi optik yang sering digunakan sekarang adalah kerjanya yang malar dan hampir tepat waktu. DNAFET sangat selektif karena hanya pilinan DNA tertentu yang dapat berinteraksi dengan lapisan reseptor.
Biologi molekular
Proses PCR untuk memperbanyak DNA melibatkan serangkaian siklus temperatur yang berulang dan masing-masing siklus terdiri atas tiga tahapan. Tahapan yang pertama adalah denaturasi cetakan DNA ("DNA template") pada temperatur 94-96 °C, yaitu pemisahan utas ganda DNA menjadi dua utas tunggal. Sesudah itu, dilakukan penurunan temperatur pada tahap kedua sampai 45-60 °C yang memungkinkan terjadinya penempelan ("annealing") atau hibridisasi antara oligonukleotida primer dengan utas tunggal cetakan DNA. Primer merupakan oligonukelotida utas tunggal yang sekuens-nya dirancang komplementer dengan ujung fragmen DNA yang ingin disalin; "primer" menentukan awal dan akhir daerah yang hendak disalin. Tahap yang terakhir adalah tahap ekstensi atau elongasi ("elongation"), yaitu pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polimerase. Temperatur pada tahap ini bergantung pada jenis DNA polimerase yang digunakan. Pada akhirnya, satu siklus PCR akan menggandakan jumlah molekul cetakan DNA atau DNA target, sebab setiap utas baru yang disintesis akan berperan sebagai cetakan pada siklus selanjutnya.
Siklus sel
Pada titik replikasi, rantai ganda DNA memisahkan diri menjadi dua untai tunggal, sehingga tampak seperti garpu. Pada tiap untai, terjadi sintesis untai DNA yang baru, dengan dimulai oleh molekul primer, atau molekul oligonukleotida pendek, dan diikuti oleh molekul-molekul lain dengan enzim DNA polimerase, membentuk rantai ganda DNA yang baru.
DNA ligase
DNA ligase merupakan enzim yang mengkatalisis pembentukan ikatan fosfodiester antara ujung 5’-fosfat dan 3’-hidroksil pada DNA yang mengalami "nick". "Nick" pada DNA dapat terjadi pada saat replikasi DNA, rekombinasi dan kerusakan. Secara biologis, DNA ligase diperlukan untuk menggabungkan fragmen Okazaki saat proses replikasi, menyambung potongan-potongan DNA yang baru disintesis, serta berperan dalam proses reparasi DNA. Oleh karena pentingnya peranan DNA ligase, sekarang ini telah dikembangkan obat antibakterial yang menginhibisi DNA ligase. Dengan diinhibisinya DNA ligase, diharapkan kromosom menjadi terdegradasi dan sel akan mati.
DNA ligase merupakan enzim yang sangat berguna baik di dalam sel, maupun di luar sel. Untuk penggunaan di luar sel, penggabungan dengan enzim restriksi telah membuat terobosan baru di bidang teknologi DNA rekombinan. Enzim restriksi diibaratkan seperti gunting yang memungkinkan kita untuk memotong DNA di tempat yang spesifik. Kemudian DNA ligase berperan sebagai lem yang menyambung DNA yang telah terpotong sehingga menjadi DNA yang fungsional.
DNA rekombinan
DNA rekombinan atau rDNA (bahasa inggris: "recombinant DNA") adalah suatu bentuk DNA buatan yang dibuat dengan cara menggabungkan atau merekombinasi dua atau lebih untaian benang DNA yang dalam keadaan normal tidak berpasangan atau terjadi bersama. Pada bahasan biologi molekuler, modifikasi genetik dilakukan dengan memasukkan DNA yang relevan ke dalam DNA organisme yang hidup misalnya pada plasmid bakteri, untuk menyandikan suatu sifat khusus tertentu seperti antibiotik dan sifat lain. Hal ini berbeda dengan konsep DNA rekombinan yang kombinasi DNAnya tidak terjadi secara alami di dalam sel tetapi direkayasa. Proses rekombinasi DNA yang umum dilakukan adalah dengan menggabungkan untaian DNA dari dua organisme yang berbeda. Bergabungnya dua DNA dari organisme yang berbeda misalnya pada suatu plasmid bakteri dibantu oleh enzim ligase. Teknologi DNA rekombinan melalui teknik pemotongan DNA merupakan salah saktu bukti penguat yang menunjukkan bahwa DNA adalah suatu unit pewarisan.
Kodon
Kodon (kode genetik) adalah deret nukleotida pada mRNA yang terdiri atas kombinasi tiga nukleotida berurutan yang menyandi suatu asam amino tertentu sehingga sering disebut sebagai kodon triplet. Asam amino yang disandikan misalnya metionin oleh urutan nukleotida ATG (AUG pada RNA). Banyak asam amino yang disandikan oleh lebih dari satu jenis kodon. Kodon berada pada molekul mRNA. Penerjemahan mRNA menjadi protein dilakukan pada ruas penyandi yang diapit oleh kodon awal (AUG) dan kodon akhir (UAA, UAG atau UGA), ruas ini disebut gen. Kodon pada molekul mRNA dapat menyandi asam-asam amino dengan bantuan interpretasi kodon oleh tRNA. Setiap tRNA membawa satu jenis asam amino sesuai dengan tiga urutan nukleotida atau triplet yang disebut dengan antikodon yang berada pada simpul antikodon tRNA. Antikodon mengikatkan diri secara komplementer pada kodon di mRNA, sehingga asam amino yang dibawa oleh tRNA sesuai dengan kodon yang ada pada mRNA.. pesan genetik ditransalsi kodon demi kodon dengan cara tRNA membawa asam-asam amino sesuai antikodon yang komplementer dengan kodon dan ribosom menyambungkan asam-asam amino tersebut menjadi suatu rantai polipeptida. Ribosom menambahkan tiap asam amino yang dibawa oleh tRNA ke ujung rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
Sekuens DNA
Sekuens DNA (kadang-kadang disebut sekuens genetika) adalah sebuah sebuah seri huruf-huruf mewakilkan struktur primer dari molekul DNA atau "strand" nyata atau hipotetis.
Sintesis protein
Sintesis protein (disebut juga biosintesis protein) adalah proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Dalam proses sintesis protein, molekul DNA adalah sumber pengkodean asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein tetapi tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya. Molekul DNA pada suatu sel ditranskripsi menjadi molekul RNA. Molekul RNA inilah yang ditranslasi menjadi asam amino sebagai penyusun protein. Dengan demikian molekul RNA lah yang terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein. Hubungan antara molekul DNA, RNA, dan asam amino dalam proses pembentukan protein dikenal dengan istilah "Dogma sentral biologi” yang dijabarkan dengan rangkaian proses DNA membuat DNA dan RNA, RNA membuat protein, yang dinyatakan dalam persamaan DNA » RNA » Protein. Seperti kebanyakan dogma, terdapat pengecualian pada proses pembentukan protein berdasarkan bukti-bukti yang ditemukan setelahnya, sehingga dogma ini akhirnya disebut sebagai aturan.
Asam ribonukleat
Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
Dakarbazin
Dacarbazine bekerja dengan methylating guanine pada posisi O-6 dan N-7. [14] Guanine adalah satu dari empat nukleotida yang membentuk DNA. Untai DNA teralkilasi tetap bersatu sehingga pembelahan sel menjadi tidak mungkin. Hal ini mempengaruhi sel kanker lebih banyak daripada sel sehat karena sel kanker membelah lebih cepat. Sayangnya bagaimanapun, beberapa sel sehat masih akan rusak.
Transformasi DNA
Transformasi DNA merupakan salah satu metode untuk memasukkan DNA ke dalam sel bakteri. Metode transformasi ini pertama kali dikembangkan untuk memindahkan sifat-sifat genetika yang membawa kenyataan bahwa DNA adalah bahan genetika. Meskipun transformasi telah dieksploitasi untuk mempelajari pautan gen pada berbagai organisme, metode ini sekarang secara luas dipakai untuk mentransfer plasmid-plasmid kecil dari satu galur bakteri ke galur lainnya. Prinsip dari transformasi adalah dengan ekstraksi DNA dari sel donor, kemudian dicampur dengan sel resipien yang telah dibuat rentan terhadap masuknya molekul DNA melalui pori atau saluran dalam dinding dan membran sel. Bila molekul DNA yang masuk berupa plasmid, maka replikasi plasmid dapat dimungkinkan dengan genom inang yang baru selama transformasi.
DNA mitokondria
Tidak seperti DNA nukleus yang berbentuk linear, mtDNa berbentuk lingkaran. Sebagian besar mtDNA membawa gene yang berfungsi dalam proses respirasi sel. Eksperimen yang dilakukan dengan menghilangkan mtDNA pada "Saccharomyces cerevisiae" menunjukan penurunan tingkat pertumbuhan yang signifikan yang ditandai dengan mengecilnya ukuran sel.
Replikasi DNA
Replikasi DNA adalah proses penggandaan rantai ganda DNA. Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah diatur, yaitu pada fase S siklus sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan "in vitro" dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR).
Asam deoksiribonukleat
Dalam organisme hidup, DNA biasanya ditemukan dalam bentuk berpasangan dan terikat kuat. Dua unting DNA saling berpilin membentuk heliks ganda. Heliks ganda ini distabilisasi oleh dua gaya utama: ikatan hidrogen antar nukleotida dan interaksi tumpukan antar nukleobasa aromatik. Dalam lingkungan sel yang berair, ikatan π konjugasi antar basa nukleotida tersusun tegak lurus terhadap sumbu pilinan DNA. Hal ini meminimalisasi interaksi dengan cangkang solvasi, dan sehingganya menurunkan energi bebas Gibbs.
DNA polimerase
Struktur DNA Polimerase diketahui melalui kristalografi menyerupai tangan kanan. DNA polimerase dianalogikan terbagi atas tiga bagian yaitu ibu jari, jari-jari tangan lainnya, serta telapak tangan.DNA polimerase diklasifikasikan berdasarkan hubungan filogenetiknya menjadi enam kelompok utama :
DNA polimerase pada eukariota termasuk pada enzim-enzim kelas A, kelas B, kelas X, kelas Y.
Asam deoksiribonukleat
Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin menemukan bahwa molekul DNA berbentuk heliks yang berputar setiap 3,4 nm, sedangkan jarak antar molekul nukleobasa adalah 0,34 nm, hingga dapat ditentukan bahwa terdapat 10 molekul nukleobasa pada setiap putaran DNA. Setelah diketahui bahwa diameter heliks DNA sekitar 2 nm, baru diketahui bahwa DNA terdiri bukan dari 1 rantai, melainkan 2 rantai heliks.
Replikasi DNA
Replikasi DNA kromosom prokariota, khususnya bakteri, sangat berkaitan dengan siklus pertumbuhannya. Daerah ori pada "E. coli", misalnya, berisi empat buah tempat pengikatan protein inisiator DnaA, yang masing-masing panjangnya 9 pb. Sintesis protein DnaA ini sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri sehingga inisiasi replikasi juga sejalan dengan laju pertumbuhan bakteri. Pada laju pertumbuhan sel yang sangat tinggi; DNA kromosom prokariota dapat mengalami reinisiasi replikasi pada dua ori yang baru terbentuk sebelum putaran replikasi yang pertama berakhir. Akibatnya, sel-sel hasil pembelahan akan menerima kromosom yang sebagian telah bereplikasi.
Pengurutan DNA
Karena RNA dibentuk dengan transkripsi dari DNA, informasi yang dikandung RNA juga terdapat di dalam DNA cetakannya sehingga sekuensing DNA cetakan tersebut sudah cukup untuk membaca informasi pada RNA. Namun, sekuensing RNA dibutuhkan khususnya pada eukariota, karena molekul RNA eukariota tidak selalu sebanding dengan DNA cetakannya karena pemotongan intron setelah proses transkripsi.
Amplifikasi Acak Polimorfisme DNA
Amplifikasi Acak Polimorfisme DNA merupakan satu jenis penanda molekular yang banyak dipakai dalam penelitian dan diagnostik biologi molekular. Penanda ini lebih dikenal sebagai RAPD (biasa dipanggil "rapid"), singkatan dari Random Amplification of Polymorphic DNA. Sebagai penanda genetik, RAPD dikenal sebagai penanda yang relatif murah dan tidak memerlukan keterampilan teknis yang tinggi. Penanda ini bersifat "dominan", dalam arti, ia dapat membedakan kelas genotipe resesif dari kelas-kelas genotipe yang lain. RAPD memerlukan teknik PCR dan elektroforesis gel dalam penerapannya. Kelemahan RAPD yang sangat dikenal adalah dapat memberikan hasil yang berbeda-beda apabila diulang, sehingga dianggap kurang handal ("reliable"), khususnya bagi keperluan diagnostik, seperti sidik jari DNA.
Replikasi DNA
Berhubung dengan kompleksitas struktur kromatin, garpu replikasi pada eukariota bergerak hanya dengan kecepatan 50 pb tiap detik. Sebelum melakukan penyalinan, DNA harus dilepaskan dari nukleosom pada garpu replikasi sehingga gerakan garpu replikasi akan diperlambat menjadi sekitar 50 pb tiap detik. Dengan kecepatan seperti ini diperlukan waktu sekitar 30 hari untuk menyalin molekul DNA kromosom pada kebanyakan mamalia.
Percobaan Meselson-Stahl
E. coli dibiakkan selama beberapa generasi di medium yang mengandung N. Ketika DNA diekstrak dari sel tersebut dan disentrifuga pada gradien kerapatan garam, DNA berpisah pada titik tempat kerapatannya sama dengan larutan garam tersebut. DNA dari sel yang dihasilkan memiliki kerapatan yang lebih tinggi (lebih berat).
Asam deoksiribonukleat
DNA merupakan sebuah polimer yang terdiri dari satuan-satuan berulang yang disebut nukleotida. Tiap-tiap nukleotida terdiri dari tiga komponen utama, yakni gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen (nukleobasa). Pada DNA, nukleobasa yang ditemukan adalah Adenina (A), Guanina (G), Sitosina (C) dan Timina (T). Nukleobasa yang terhubung dengan sebuah gugus gula disebut sebagai nukleosida, dan nukleosida yang terhubung dengan satu atau lebih gugus fosfat disebut sebagai nukleotida. Polimer yang terdiri dari nukleotida yang saling terhubung menjadi satu rantai disebut sebagai polinukleotida. Sehingga DNA termasuk pula ke dalam polinukleotida.
Helikase
Helikase yang umum ditemukan adalah Helikase DNA dan Helikase RNA. Helikase DNA memiliki nomor EC 3.6.4.12 dan berperan dalam proses replikasi DNA. Berbeda dengan helikase DNA, helikase RNA memiliki nomor EC 3.6.4.13 dan berperan dalam proses translasi. Arti dari nomor EC 3 adalah enzim ini termasuk kelas enzim hidrolisis. Mekanisme kerja helikase DNA adalah membentuk komplek nucleoprotein, disebut replisome, dengan primase dan memotong ikatan pada "double helix" DNA menjadi 2 rantai tunggal DNA. Kestabilan replisome akan mempengaruhi proses replikasi pada "lagging-strand", khususnya panjang fragmen Okazaki yang terbentuk. Semakin stabil replisome, maka fragmen Okazaki akan semakin panjang dan memudahkan tugas RNA polymerase. Peran helikase juga terlihat dalam perbaikan DNA dan rekombinasi DNA di semua organisme.
Genetika
Dalam kaitannya dengan genetika, DNA memiliki peran/ kontribusi yang amat penting. DNA adalah bahan genetik mendasar yang mengontrol sifat-sifat makhluk hidup, terkeskpresikan dalam bentuk polipeptida, meskipun tidak seluruhnya adalah protein (dapat diekspresikan sebagai RNA yang memiliki reaksi katalitik, seperti SNRPs).
Replikasi DNA
"Lagging strand" ialah untaian DNA yang terletak pada sisi yang berseberangan dengan "leading strand" pada garpu replikasi. Untaian ini disintesis dalam segmen-segmen yang disebut "fragmen Okazaki". Pada untaian ini, primase membentuk primer RNA. DNA polimerase dengan demikian dapat menggunakan gugus OH 3' bebas pada primer RNA tersebut untuk mensintesis DNA dengan arah 5'→3'. Fragmen primer RNA tersebut lalu disingkirkan (misalnya dengan RNase H dan DNA Polimerase I) dan deoksiribonukleotida baru ditambahkan untuk mengisi celah yang tadinya ditempati oleh RNA. DNA ligase lalu menyambungkan fragmen-fragmen Okazaki tersebut sehingga sintesis "lagging strand" menjadi lengkap.
Herawati Sudoyo
Teori yang dikembangkan tim Hera bersama Pusat Kedokteran dan Kesehatan (Pusdokkes) Polri ternyata betul. Jaringan tubuh yang berasal dari tempat-tempat terjauh memiliki profil DNA yang sama. Hasil ini kemudian dibandingkan dengan profil DNA keluarga dekat yang dicurigai. Kurang dari dua minggu, tim gabungan Eijkman-Polri berhasil mengidentifikasi pelakunya. Disebut Disaster Perpetrator Identification (DPI), teknik ini melengkapi Disaster Victim Identification (DVI) yang biasa digunakan untuk identifikasi korban bencana massal. Penelitian mengenai genetika manusia Indonesia dengan fokus keragaman genetik terkait dengan penyebaran penyakit memang salah satu kegiatan Lembaga Eijkman. Demikianlah, suatu penelitian dasar telah menunjukkan fungsinya sebagai penunjang kepentingan terapan. Database genom populasi tidak sekadar menguak kejahatan. Variasi DNA bisa menunjukkan struktur kekerabatan populasi, pola migrasi, hingga penyakitnya.
Asam deoksiribonukleat
Struktur DNA semua jenis spesies terdiri dari dua rantai heliks yang berpilin dengan jarak antar putaran heliks 34 Å (3,4 nanometer) dan jari-jari 10 Å (1.0 nanometer). Menurut kajian lainnya, ketika diukur menggunakan larutan tertentu, rantai DNA memiliki lebar 22-26 Å (2,2-2,6 nanometer) sedangkan satu satuan nukleotida memiliki panjang 33 Å (0,33 nm). Walaupun satuan nukleotida ini sangatlah kecil, polimer DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom 1 yang merupakan kromosom terbesar pada manusia mengandung sekitar 220 juta pasangan basa.
Taksonomi Sibley-Ahlquist
Hibridisasi DNA-DNA adalah salah satu teknik komparatif dalam biologi molekuler yang menghasilkan data jarak (versus data karakter) dan yang dapat dianalisis untuk menghasilkan rekonstruksi filogeni hanya menggunakan algoritme pohon phenetic. Dalam hibridisasi DNA-DNA, kesamaan persen DNA antara dua spesies diperkirakan melalui penurunan ikatan hidrogen antara nukleotida dari DNA heteroduplex yang tidak sempurna (DNA beruntai ganda yang dihasilkan dari eksperimen untai tunggal dua spesies yang berbeda), dibandingkan dengan DNA homoduplex yang sempurna (kedua untai DNA dari spesies yang sama).
Percobaan Meselson-Stahl
DNA kemudian diekstrak dari sel yang dibiakkan selama beberapa generasi dalam medium N, diikuti dengan "dua" pembelahan diri di dalam medium N. DNA dari sel-sel ini ditemukan memiliki jumlah yang sama dua kerapatan berbeda. Satu berhubungan dengan kerapatan antara DNA yang ditumbuhkan hanya selama satu pembelahan diri dalam medium , sedangkan sejumlah lain berhubungan dengan sel yang sepenuhnya dibiakkan dalam medium N.
Virus DNA
Virus DNA adalah virus yang masuk pada baik "Grup I" atau "Grup II" pada sistem klasifikasi Baltimore terhadap virus. Virus ini akan memasuki DNA sebagai material genetikanya dan mereplikasi menggunakan sebuah DNA polimerase. Asam nukleid biasanya menguntai-pasangan DNA, tetapi juga dapat menguntai-sendiri DNA.
""ICTVdb Index of Viruses: Virus Taxonomy, 8th Reports of the International Committee on Taxonomy of Viruses: Listing in Taxonomic Order." (Website). U.S. National Center for Biotechnology Information, National Library for Medicine, National Institutes of Health. Retrieved on 2007-09-28.
Genom
Genom (Ing. "genome"), dalam genetika dan biologi molekular modern, adalah keseluruhan informasi genetik yang dimiliki suatu sel atau organisme, atau khususnya keseluruhan asam nukleat yang memuat informasi tersebut. Secara fisik, genom dapat terbagi menjadi molekul-molekul asam nukleat yang berbeda (sebagai kromosom atau plasmid), sementara secara fungsi, genom dapat terbagi menjadi gen-gen. Istilah genom diperkenalkan oleh Hans Winkler dari Universitas Hamburg, Jerman, pada tahun 1920, mungkin sebagai gabungan dari kata "gen" dan "kromosom" atau dimaksudkan untuk menyatakan kumpulan gen.
Mitosis
Hasil utama dari mitosis adalah pembagian genom sel awal kepada dua sel anakan. Genom terdiri dari sejumlah kromosom, yaitu kompleks DNA yang berpilin rapat yang mengandung informasi genetik vital untuk menjalankan fungsi sel secara benar. Karena tiap sel anakan harus identik secara genetik dengan sel awal, sel awal harus menggandakan tiap kromosom sebelum melakukan mitosis. Proses penggandaan DNA terjadi pada pertengahan interfase, yaitu fase sebelum fase mitosis pada siklus sel.
Virus
Genom virus dapat berupa DNA ataupun RNA. Genom virus dapat terdiri dari DNA untai ganda, DNA untai tunggal, RNA untai ganda, atau RNA untai tunggal. Selain itu, asam nukleat genom virus dapat berbentuk linear tunggal atau sirkuler. Jumlah gen virus bervariasi dari empat untuk yang terkecil sampai dengan beberapa ratus untuk yang terbesar. Bahan genetik kebanyakan virus hewan dan manusia berupa DNA, dan pada virus tumbuhan kebanyakan adalah RNA yang beruntai tunggal.
Evolusi
Sifat-sifat terwariskan diwariskan antar generasi via DNA, sebuah molekul yang dapat menyimpan informasi genetika. DNA merupakan sebuah polimer yang terdiri dari empat jenis basa nukleotida. Urutan basa pada molekul DNA tertentu menentukan informasi genetika. Bagian molekul DNA yang menentukan sebuah satuan fungsional disebut gen; gen yang berbeda mempunyai urutan basa yang berbeda. Dalam sel, unting DNA yang panjang berasosiasi dengan protein, membentuk struktur padat yang disebut kromosom. Lokasi spesifik pada sebuah kromosom dikenal sebagai lokus. Jika urutan DNA pada sebuah lokus bervariasi antar individu, bentuk berbeda pada urutan ini disebut sebagai alel. Urutan DNA dapat berubah melalui mutasi, menghasilkan alel yang baru. Jika mutasi terjadi pada gen, alel yang baru dapat memengaruhi sifat individu yang dikontrol oleh gen, menyebabkan perubahan fenotipe organisme. Walaupun demikian, manakala contoh ini menunjukkan bagaimana alel dan sifat bekerja pada beberapa kasus, kebanyakan sifat lebih kompleks dan dikontrol oleh interaksi banyak gen.
Replikasi DNA
Seperti telah dijelaskan di atas, replikasi DNA terjadi baik pada untai pengarah maupun pada untai tertinggal. Pada untai tertinggal suatu kompleks yang disebut primosom akan menyintesis sejumlah RNA primer dengan interval 1.000 hingga 2.000 basa. Primosom terdiri atas helikase DnaB dan DNA primase.
Nukleoprotein
Dalam sel eukariotik, DNA dikaitkan dengan sejumlah massa protein histon yang sama di dalam kompleks nukleoprotein yang padat bernama kromatin. Deoksiribonukleoprotein dalam kompleks ini berinteraksi untuk membuat kompleks multiprotein dengan DNA yang bersangkut membuat struktur lengkung atau pilin. Deoksiribonukleoprotein berpartisipasi dalam pengaturan replikasi dan transkripsi DNA.
Asam deoksiribonukleat
Pada heliks ganda DNA, tiap jenis nukleobasa pada satu unting DNA berikatan hanya dengan satu jenis nukleobasa dari unting DNA lainnya. Hal ini disebut sebagai pemasangan basa komplementer. Purina akan membentuk ikatan hidrogen dengan pirimidina; adenina berikatan dengan timina dalam dua ikatan hidrogen, dan sitosina berikatan dengan guanina dalam tiga ikatan hidrogen. Susunan dua nukleotida ini disebut sebagai satu pasangan basa. Karena ikatan hidrogen tidak bersifat kovalen, ia dapat putuskan dan digabung kembali relatif mudah. Kedua unting DNA dalam heliks ganda oleh karenanya dapat ditarik terbuka seperti zipper, baik melalui gaya mekanika maupun temperatur tinggi. Karena pasangan basa ini bersifat komplementer, semua informasi pada urutan unting ganda heliks DNA terduplikasi pada tiap unting. Hal ini sangat penting dalam replikasi DNA. Interaksi reversible dan spesifik antara pasangan basa komplementer sangat kritikal terhadap keseluruhan fungsi DNA dalam makhluk hidup.
Asam deoksiribonukleat
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.
Gen
Pada saat itu DNA sudah ditemukan dan diketahui hanya berada pada kromosom (1869), tetapi orang belum menyadari bahwa DNA terkait dengan gen. Melalui penelitian Oswald Avery terhadap bakteri "Pneumococcus" (1943), serta Alfred Hershey dan Martha Chase (publikasi 1953) dengan virus bakteriofag T2, barulah orang mengetahui bahwa DNA adalah bahan genetik.
Sekuensing nanopore
Dengan melakukan sekuensing nanpore, molekul DNA atau RNA tunggal dapat disekuensi tanpa memerlukan amplifikasi PCR atau pelabelan kimia pada sampel. Paling tidak salah satu langkah ini diperlukan dalam prosedur sekuensing yang telah dikembangkan sebelumnya. Sekuensing nanopore memiliki potensi sebagai metode genotiping yang relatif murah, memiliki mobilitas yang tinggi dalam proses pengujian, serta memiliki waktu pemrosesan yang cepat. Publikasi mengenai metode sekuensing nanopore menjabarkan kegunaannya dalam identifikasi patogen virus secara cepat, pengawasan ebola, pengawasan lingkungan, pengawasan ketahanan pangan, sekuensing genom manusia, sekuensing genom tumbuhan, pengawasan kekebalan terhadap antibiotik, haplotiping dan kegunaan-kegunaan lainnya.
Biologi molekular
PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami memang berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi. Namun, tidak seperti pada organisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen pendek DNA, biasanya sampai dengan 10 kb (kb="kilo base pairs"=1.000 pasang basa). Fragmen tersebut dapat berupa suatu gen tunggal, atau hanya bagian dari suatu gen.
Arthur Kornberg
Bagi Kornberg ini membosankan dan ia malah tertarik pada enzim. Ia pindah ke laboratorium dr. Severo Ochoa di Universitas New York pada 1946, dan mengambil kursus musim semi di Universitas Columbia untuk menjembatani pengetahuannya pada kimia organik dan fisika saat belajar teknik pemurnian enzim. Ia menjadi ketua Seksi Enzim dan Metabolisme di NIH antara 1947-1953. Di sana ia bekerja pada pengertian produksi adenosin trifosfat dari NAD dan NADP, yang lalu ia lanjutkan dengan meneliti bagaimana DNA dibangun dari molekul yang sederhana.
Pengujian DNA
Untuk melakukan profiling DNA harus dilakukan ekstraksi DNA dari sampel materi uji. Sumber yang paling umum adalah ekstrak atau sisa dari tubuh manusia, seperti darah, sperma, kulit, sisa jaringan epitel dari ludah atau dinding mulut, pangkal rambut yang membawa sel kulit, dan sebagainya.
Reaksi berantai polimerase
Reaksi berantai polimerboonvase atau lebih umum dikenal sebagai PCR (kependekan dari istilah bahasa Inggris polymerase chain reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. Dengan teknik ini, DNA dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Teknik ini dirintis oleh Kary Mullis pada tahun 1983 dan ia memperoleh hadiah Nobel pada tahun 1994 berkat temuannya tersebut. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan jumlah sampel yang kecil.
Plasmid
Plasmid adalah DNA ekstrakromosomal yang dapat bereplikasi secara autonom dan bisa ditemukan pada sel hidup. Di dalam satu sel, dapat ditemukan lebih dari satu plasmid dengan ukuran yang sangat bervariasi namun semua plasmid tidak mengkodekan fungsi yang penting untuk pertumbuhan sel tersebut. Umumnya, plasmid menyandi gen-gen yang diperlukan agar dapat bertahan pada keadaan yang kurang menguntungkan sehingga bila lingkungan kembali normal, DNA plasmid dapat dibuang.
Penemuan plasmid telah dimulai sejak 1887, ketika Robert Koch mempublikasikan penelitiannya tentang bakteri "Bacillus anthracis" sebagai penyebab penyakit antraks. Sekitar 100 tahun kemudian, para ilmuwan menemukan bahwa bakteri tersebut memiliki dua plasmid yang merupakan faktor virulensi penyebab antraks. Istilah plasmid diperkenalkan pada tahun 1952 oleh ahli biologi berkebangsaan Amerika, Joshua Ledenberg yang merujuk pada "penentu keturunan herediter di luar kromosom". Joshua Lederberg dan dan W. Hayes berhasil menyelidiki tentang peristiwa konjugasi pada "Escherichia coli" yang melibatkan plasmid.
Primer DNA
Primer DNA adalah sekuens DNA yang komplemen terhadap sekuens yang akan diamplifikasi, terutama dalam reaksi berantai polimerase (PCR) . Batasannya, primer ini akan menempel pada kedua ujung sekuens DNA yang ingin diamplifikasi dengan arah yang berkebalikan (utas "sense" dan "antisense") . Dalam suatu reaksi berantai polimerase digunakan dua primer, yaitu primer maju dan primer mundur . Kedua primer ini harus ada dalam reaksi polimerasi agar amplifikasi DNA terjadi .
Molekul primer dapat berupa molekul DNA, RNA, atau bahkan protein spesifik . Biasanya, primer yang digunakan pada PCR adalah molekul DNA . Pada akhir proses PCR akan terdapat sejumlah besar fragmen-fragmen pendek DNA hasil amplifikasi . Setelah dilakukan amplifikasi, terdapat berbagai cara untuk melihat hasilnya . Salah satu diantaranya adalah elektroforesis gel .
Biokimia
Penemuan penting lain di bidang biokimia adalah penemuan gen dan perannya dalam mentransfer informasi di dalam sel. Bagian biokimia ini terkadang juga disebut dengan biologi molekuler. Pada tahun 1950-an, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin, dan Maurice Wilkins menemukan bagaimana struktur DNA dan mencoba mencari hubungannya dengan transfer informasi genetik. Pada tahun 1958, George Beadle dan Edward Tatum berhasil memenangkan Hadiah Nobel akibat penelitian mereka mengenai jamur yang menunjukkan bahwa satu gen memproduksi satu enzim. Pada tahun 1988, Colin Pitchfork adalah orang pertama yang terbukti melakukan tindak kriminal melalui bukti DNA. Belum lama ini, Andrew Z. Fire dan Craig C. Mello memenangkan Hadiah Nobel pada tahun 2006 atas penemuan fungsi dari RNA interferensi (RNAi).
Sekuensing
Pada metode sekuensing terminasi rantai (metode Sanger), perpanjangan atau ekstensi rantai DNA dimulai pada situs spesifik pada DNA cetakan dengan menggunakan oligonukleotida pendek yang disebut "primer" yang komplementer terhadap DNA pada daerah situs tersebut. "Primer" tersebut diperpanjang menggunakan DNA polimerase, enzim yang mereplikasi DNA. Bersama dengan "primer" dan DNA polimerase, diikutsertakan pula empat jenis basa deoksinukleotida (satuan pembentuk DNA), juga nukleotida pemutus atau penghenti rantai ("terminator" rantai) dalam konsentrasi rendah. Penggabungan nukleotida pemutus rantai tersebut secara terbatas kepada rantai DNA oleh polimerase DNA menghasilkan fragmen-fragmen DNA yang berhenti bertumbuh hanya pada posisi pada DNA tempat nukleotida tertentu tersebut tergabungkan. Fragmen-fragmen DNA tersebut lalu dipisahkan menurut ukurannya dengan elektroforesis.
Biokimia
Asam nukleat merupakan makromolekul biokimia yang kompleks, terdiri dari rantai-rantai nukleotida yang menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup dan virus. Disamping sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam penyampai pesan kedua, serta pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat.
Evolusi
Rekombinasi mengizinkan alel sama yang berdekatan satu sama lainnya pada unting DNA diwariskan secara bebas. Namun laju rekombinasi adalah rendah, karena pada manusia dengan potongan satu juta pasangan basa DNA, terdapat satu di antara seratus peluang kejadian rekombinasi terjadi per generasi. Akibatnya, gen-gen yang berdekatan pada kromosom tidak selalu disusun ulang menjauhi satu sama lainnya, sehingga cenderung diwariskan bersama. Kecenderungan ini diukur dengan menemukan bagaimana sering dua alel gen yang berbeda ditemukan bersamaan, yang disebut sebagai ketakseimbangan pertautan ("linkage disequilibrium"). Satu set alel yang biasanya diwariskan bersama sebagai satu kelompok disebut sebagai haplotipe.
Asam deoksiribonukleat
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 yang dilakukan Hershey dan Chase membuktikan hal yang sama dengan menggunakan pencari jejak radioaktif ().
Penyuntingan genom
Penyuntingan genom, atau tepatnya penyuntingan genom dengan nuklease terekayasa (bahasa Inggris: "genome editing with engineered nucleases", GEEN), adalah salah satu bentuk rekayasa genetik berupa penyisipan, penggantian, atau pembuangan (sebagian) DNA pada genom suatu organisme hidup dengan menggunakan enzim-enzim nuklease yang sudah direkayasa untuk memotong dan menyambungnya. Nuklease-nuklease ini dapat memotong berkas ganda pada tempat spesifik yang tertentu pada suatu bagian genom. Bagian yang terpotong ini lalu tersambung lagi, baik melalui mekanisme "nonhomologus end-joining" maupun rekombinasi homolog, sehingga terjadilah mutasi terarah.
Genom
DNA unting ganda ("double stranded", "ds") merupakan komponen pembentuk genom kebanyakan organisme dan semua sel. Namun, virus RNA memiliki genom RNA ds atau unting tunggal ("single stranded", "ss"). Secara umum, setiap molekul asam nukleat genom dapat disebut sebagai kromosom. Genom prokariota (organisme tanpa inti sel, contohnya bakteri) biasanya berupa molekul tunggal dsDNA sirkuler, walaupun dapat pula terdapat DNA ekstrakromosom berbentuk plasmid sirkuler yang menyandikan produk gen yang menguntungkan namun tidak esensial. Sementara itu, genom eukariota (organisme berinti sel, contohnya manusia) biasanya berupa sejumlah molekul dsDNA linear. Istilah genom inti ("nuclear genome") pada eukariota mengacu pada informasi genetik berupa kromosom, dan kadang kala juga fragmen DNA ekstrakromosom, di dalam inti sel. Genom ekstranuklear sel eukariotik mencakup genom mitokondria dan kloroplas, yang berupa molekul dsDNA sirkuler seperti pada prokariota.
Dogma sentral biologi
Replikasi merupakan proses duplikasi DNA menjadi DNA dengan bantuan DNA polimerase. DNA memiliki struktur antiparalel. Beberapa jenis protein dan enzim yang terlibat dalam replikasi DNA adalah helikase, "single strand DNA-binding protein", primase, DNA polimerase, girase, dan ligase.
Pada tahap awal, kompleks helikase-primase akan membuka rantai ganda DNA menjadi 2 rantai tunggal "leading strand" dan "lagging strand". Namun, DNA merupakan struktur yang stabil sehingga memiliki kecenderungan untuk kembali ke struktur rantai ganda. "single strand DNA-binding protein" berperan untuk mencegah kedua rantai tunggal yang telah terpisah kembali menyatu. Selanjutnya, DNA polimerase tidak dapat mulai bekerja bila tidak ada daerah RNA yang dikenalinya. Daerah primer RNA ini akan dibuat oleh primase. Ketika primase telah memasang daerah primer yang dikenali DNA polimerase, maka DNA polimerase akan memulai sintesis DNA baru dengan arah 5'->3'. Karena DNA memiliki struktur antiparalel, maka pada rantai utama, pola sintesis rantai ganda akan berjalan dari arah 3'->5' (terjadi pada "leading strand"). Tidak seperti "leading strand" yang proses replikasi langsung dilakukan, pada "lagging strand" yang memiliki konformasi 5'->3', DNA polimerase tidak dapat langsung bekerja karena akan menghasilkan struktur DNA yang paralel. Oleh karena itu, diperlukan fragmen Okazaki. Fragmen ini akan diletakkan oleh primase pada jarak beberapa basa di depan sehingga replikasi dapat dilakukan dengan arah 5'->3'. Hal ini akan terus berulang, sehingga replikasi DNA berjalan secara setahap demi setahap. Enzim ligase berperan untuk menyambungkan fragmen Okazaki dengan hasil replikasi DNA. 
Fungsi utama dari replikasi adalah untuk menggantikan sel yang tua dengan sel yang baru dan segar. Selain itu, replikasi juga berperan dalam penurunan sifat dari orang tua ke anaknya.