Apa itu DNA?
DNA komplemen
DNA komplemen, atau jauh lebih dikenal dengan singkatannya cDNA (dari "complementary DNA"), merupakan DNA untai tunggal ("single-stranded") sintetik/buatan yang disalin dari untai mRNA menggunakan teknik PCR dengan memanfaatkan enzim "reverse transcriptase". Penggunaan cDNA ini sangat luas, terutama dalam analisis ekspresi genetik dan transkriptomika. mRNA berkas tunggal atau transkriptom bersifat tidak stabil karena mudah dicerna dan dilebur dalam sel. Pengubahan mRNA berkas tunggal menjadi cDNA membuatnya lebih mudah dianalisis karena DNA lebih stabil (tidak mudah dilebur).
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.
Isoleusina
Isoleusina adalah satu dari asam amino penyusun protein yang dikode oleh DNA. Rumus kimianya sama dengan leusin tetapi susunan atom-atomnya berbeda. Ini berakibat pada sifat yang berbeda. Isoleusina bersifat hidrofobik (tidak larut dalam air) dan esensial bagi manusia.
Bank DNA
Bank DNA adalah tempat penyimpanan DNA, biasanya digunakan untuk penelitian. The NIAS DNA Bank, misalnya, mengumpulkan DNA dari berbagai organisme agrikultural, seperti beras dan ikan, untuk penelitian ilmiah. Sebagian besar DNA yang disediakan oleh bank DNA digunakan untuk studi dan percobaan untuk mengembangkan spesies pertanian lebih produktif atau yang lebih ramah lingkungan. Beberapa bank DNA juga menyimpan DNA spesies langka atau terancam punah untuk menjamin kelangsungan hidup mereka
Sel (biologi)
Semua sel dibatasi oleh suatu membran yang disebut membran plasma, sementara daerah di dalam sel disebut sitoplasma. Setiap sel, pada tahap tertentu dalam hidupnya, mengandung DNA sebagai materi yang dapat diwariskan dan mengarahkan aktivitas sel tersebut. Selain itu, semua sel memiliki struktur yang disebut ribosom yang berfungsi dalam pembuatan protein yang akan digunakan sebagai katalis pada berbagai reaksi kimia dalam sel tersebut.
Adenina
Adenina adalah salah satu dari dua basa N purina yang digunakan dalam membentuk nukleotida dari asam nukleat DNA dan RNA. Pada DNA, adenina (A) berikatan dengan timina (T) melalui dua ikatan hidrogen untuk membantu menstabilkan struktur asam nukleat. Pada RNA berberkas ganda (dsRNA), adenin berikatan dengan urasil (U).
DNA ligase
T4 DNA ligase berasal dari T4 bakteriofage. Enzim ini akan meligasi fragmen DNA yang menggantung, memiliki ujung kohesif maupun ujung tumpul. Untuk meligasi fragmen DNA yang memiliki ujung tumpul, diperlukan konsentrasi enzim yang lebih besar. Proses ligasi DNA T4 memerlukan larutan penyangga yang mengandung ATP dengan konsentrasi 0.25-1 mM. Proses ini dapat berlangsung pada kisaran suhu yang luas, namun untuk beberapa kasus, proses ligasi dilakukan pada suhu tertentu. Seperti pada saat menginginkan efisiensi yang tinggi dalam ligasi (contohnya membuat pustaka genom) suhu yang disarankan adalah 16 °C. Sementara itu, jika ligasi bertujuan untuk "subcloning", ligasi dapat dilakukan pada suhu 4 °C semalaman, atau pada suhu ruang selama 30 menit hingga beberapa jam.
DNA ligase
T7 DNA ligase merupakan DNA ligase dengan ukuran terkecil, yaitu sebesar 41 kDa. DNA ligase ini berasal dari bakteriofage T7, mempunyai struktur yang terdiri dari dua domain dengan sisi aktif ATP yang terbentuk oleh ujung-N domain yang lebih besar.
Direktorat Antikorupsi Nasional
Direktorat Antikorupsi Nasional (), sebelumnya disebut Kantor Penuntutan Antikorupsi Nasional (), adalah badan yang bertugas mencegah, menyelidiki, dan menuntut perkara-perkara korupsi (seperti penyuapan dan penggelapan) yang merugikan Rumania. Institusi ini bertugas memberantas korupsi tingkat menengah dan tinggi. Perkara korupsi yang masuk ke dalam yurisdiksi DNA adalah kasus korupsi dengan objek yang nilainya melebihi €10.000 euro. Badan ini juga dapat menyelidiki kejahatan yang berkaitan dengan tindakan korupsi jika kejahatan tersebut menimbulkan kerugian yang melebihi €200.000 atau jika tindakan tersebut sangat merusak institusi publik. DNA memiliki yurisdiksi eksklusif dan tidak terbatas untuk korupsi tingkat tinggi, termasuk korupsi yang dilakukan oleh anggota parlemen. Setelah dilakukannya amendemen legislatif, yurisdiksi DNA untuk korupsi tingkat rendah sudah dihapuskan (seperti korupsi yang dilakukan oleh wali kota, agen polisi, dan notaris).
Isolasi DNA
Sebanyak 1,5 mL garam fisiologis untuk menjaga tekanan isotonis dimasukkan ke tabung mikro lalu biakan sebanyak setengah cawan bakteri diambil dan dilakukan pengadukan. Tabung mikro disentrifugasi 6000 rpm selama 2 menit. Supernatan dibuang dari pelet. Pelet diresuspensi dengan 250 μL larutan A yang terdiri dari Tris-Cl sebagai pengatur pH, glukosa sebagai penjaga tekanan isotonis, dan EDTA sebagai chelating agent dingin. Kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 5 menit. Lalu larutan B yang terdiri dari NaOH sebagai pendenaturasi DNA dan SDS sebagai pelarut membran sel sebanyak 250 μL ditambahkan, dan tabung mikro dibolak balik 5 kali, lalu diinkubasi baki es selama 10 menit. Larutan C dingin yang terdiri dari kalium asetat dan asam asetat yang berfungsi untuk merenaturasi DNA sebanyak 250 μL ditambahkan ke campuran, kemudian dibolak balik 5 kali, lalu diinkubasi 5 menit tepat di baki es. Selanjutnya tabung mikro disentrifugasi 10.000 rpm selama 10 menit. Lalu supernatan sebanyak 600 μL dipindahkan ke tabung mikro steril baru. P:C:I yang terdiri dari phenol yang berfungsi untuk degradasi protein, kloroform untuk degradasi lemak, dan isoamil alkohol sebagai anti buih sebanyak 500 μL ditambahkan ke campuran, lalu dibolak balik 5 kali, lalu disentrifugasi 10.000 rpm selama 10 menit. Supernatan sebanyak 400 μL dipindahkan ke tabung mikro steril baru, lalu etanol 96% untuk mengikat air sehingga DNA mengendap sebanyak 1 mL ditambahkan. Suspensi diinkubasi freezer -20 °C, lalu disentrifugasi 10.000 rpm selama 2 menit. Supernatan dibuang dengan segera, lalu etanol 70% untuk mencuci DNA sebanyak 700 μL ditambahkan. Tabung mikro disentrifugasi 10.000 rpm selama 5 menit, lalu supernatan segera dibuang. Tabung mikro dikeringkan pada inkubator 37 oC hingga etanol 70% kering. TE atau ddH2O steril sebanyak 30 μL ditambahkan ke tabung mikro.
Vaksin
Meskipun begitu, vaksin sejauh ini tidak virulen sebagaimana agen "sebenarnya", dan maka dari itu harus diperkuat dengan vaksinasi ulang beberapa kali tiap tahun. Suatu cara untuk mengatasi hal ini adalah dengan "vaksinasi DNA". DNA yang menyandi suatu bagian virus atau bakteri yang dapat dikenali oleh sistem kekebalan dimasukkan dan diekspresikan dalam sel manusia/hewan. Sel-sel ini selanjutnya menghasilkan toksoid agen penginfeksi, tanpa pengaruh berbahaya lainnya. Pada tahun 2003, vaksinasi DNA masih dalam percobaan, namun menunjukkan hasil yang menjanjikan.
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).
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.
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.
Faktor transkripsi
Sebelum proses transkripsi terjadi, DNA mengalami suatu tahapan "pematangan" atau penyiapan. Ini biasanya berupa perubahan konformasi pada molekul DNA dan pembukaan pilinan secara lokal. Selanjutnya beberapa protein akan menempati beberapa titik di dekat promoter inti untuk mempersiapkan tempat bagi enzim RNA-polimerase dan menunjukkan ribosom tempat ia harus memposisikan diri. Rangkaian protein inilah yang disebut faktor transkripsi.
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.
RNA polimerase
Dalam memahami peran RNA polimerase pada proses transkripsi DNA perlu dijelaskan terlebih dahulu tentang proses transkripsi DNA itu sendiri. Transkripsi DNA tergantung pada pasangan komplemen basa. Pasangan rantai ganda DNA berpisah pada suatu lokasi khusus, salah satu rantai bertindak sebagai DNA contoh. Pada rantai DNA contoh, basa nitrogen bebas berpasangan kepada basa nitrogen komplemennya. Basa nitrogen A berpasangan dengan basa nitrogen T pada DNA, G dengan C, C dengan G, dan U dengan A. Proses berpasangannya basa yng bebas pada DNA contoh dipercepat atau dikatalis oleh enzim RNA polimerase dengan cara melekatkan basa sepanjang penambahan ribonukleotida pada DNA. Prinsip kerja RNA polimerase adalah menyatukan pasnagan komplemen basa pada DNA contoh.
Guanina
Guanina merupakan satu dari dua basa N purina yang menyusun DNA dan RNA. Dalam DNA pilin ganda, guanina berikatan dengan sitosina melalui tiga ikatan hidrogen. Guanina membentuk nukleosida bersama dengan gula ribosa yang dinamakan guanosina. Bentuk deoksiguanosina yang berikatan dengan tiga gugus fosfat anorganik (dGTP) merupakan salah satu bahan baku dalam teknik PCR.
Hari DNA Nasional
Hari DNA Nasional merupakan hari raya yang dirayakan pada tanggal 25 April untuk mengingat hari pada tahun 1953 ketika James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, dan kolega mereka yang menerbitkan tulisan dalam jurnal "Nature" mengenai struktur DNA. Selain itu, pada tanggal yang sama pada tahun 2003, hari ini dideklarasikan bahwa Human Genome Project hampir selesai, dan "batas kecil yang tersisa dihitung terlalu mahal untuk diisi."
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.
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.
Asam deoksiribonukleat
Struktur kimia DNA yang ada membuatnya sangat cocok untuk menyimpan informasi biologis setiap makhluk hidup. Rantai punggung DNA resisten terhadap pembelahan kimia, dan kedua-dua unting dalam struktur unting ganda DNA menyimpan informasi biologis yang sama. Karenanya, informasi biologis ini akan direplikasi ketika dua unting DNA dipisahkan. Sebagian besar DNA (lebih dari 98% pada manusia) bersifat non-kode, yang berarti bagian ini tidak berfungsi menyandikan protein.
Direktorat Antikorupsi Nasional
DNA didirikan pada tahun 2002 setelah dikeluarkannya Peraturan Darurat no. 43/2002. Pada awalnya institusi ini disebut "Kantor Antikorupsi Nasional" (Parchetul Național Anticorupție), dan namanya diganti menjadi "Departemen Antikorupsi Nasional" dari Oktober 2005 hingga Maret 2006. Pada saat badan ini memiliki kedua nama tersebut, badan ini bertindak sebagai organisasi otonom yang terikat dengan Pengadilan Tinggi Kasasi dan Kehakiman. Organisasi DNA terinspirasi dengan organisasi serupa di Spanyol, Norwegia dan Belgia. DNA dikepalai oleh seorang Jaksa Penuntut Umum dan dua deputi yang dicalonkan oleh Menteri Kehakiman dan diangkat oleh Presiden Rumania. Jaksa Penuntut Umum Direktorat tunduk kepada Jaksa Penuntut Umum dari Kantor Kejaksaan yang terikat dengan Pengadilan Tinggi Kasasi dan Kehakiman.
Arthur Kornberg
Pada 1953, ia menjadi Profesor Kepala Bagian Mikrobiologi di Universitas Washington, St. Louis, Missouri, hingga 1959. Di sana ia melanjutkan penelitian dengan enzim yang menciptakan DNA. Pada 1958, Kornberg berhasil mengisolasi DNA yang mempolimerisasi enzim, yang kini dikenal sebagai DNA polimerase I. Keberhasilannya ini membuatnya meraih Penghargaan Nobel pada tahun berikutnya.
Gen
Gen (dari bahasa Belanda: "gen") adalah unit pewarisan sifat bagi organisme hidup. Bentuk fisiknya adalah urutan DNA yang melekat/berada di suatu protein, polipeptida, atau seuntai RNA yang memiliki "fungsi" bagi organisme yang memilikinya. Batasan modern gen adalah "suatu lokasi tertentu pada genom yang berhubungan dengan pewarisan sifat dan dapat dihubungkan dengan fungsi sebagai regulator (pengendali), sasaran transkripsi, atau peran-peran fungsional lainnya". Penggunaan "gen" dalam percakapan sehari-hari (misalnya "gen cerdas" atau "gen warna rambut") sering kali dimaksudkan untuk alel: pilihan variasi yang tersedia oleh suatu gen. Meskipun ekspresi alel dapat serupa, orang lebih sering menggunakan istilah alel untuk ekspresi gen yang secara fenotipik berbeda. Gen diwariskan oleh satu individu kepada keturunannya melalui suatu proses reproduksi, bersama-sama dengan DNA yang membawanya. Dengan demikian, informasi yang menjaga keutuhan bentuk dan fungsi kehidupan suatu organisme dapat terjaga.
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.
Mitokondria
Ruang antar membran yang terletak di antara membran luar dan membran dalam merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi yang penting bagi sel, seperti siklus Krebs, reaksi oksidasi asam amino, dan reaksi β-oksidasi asam lemak. Di dalam matriks mitokondria juga terdapat materi genetik, yang dikenal dengan DNA mitkondria (mtDNA), ribosom, ATP, ADP, fosfat inorganik serta ion-ion seperti magnesium, kalsium, dan kalium.
Asam nukleat
Asam nukleat (bahasa Inggris: "nucleic acid") adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Enzim restriksi
Enzim ini memotong DNA dekat atau pada situs pengenalan. Enzim ini menghasilkan fragmen-fragmen sesuai dengan yang diinginkan sehingga biasa digunakan untuk analisis DNA dan kloning gen. Enzim tipe II yang umum digunakan adalah HhaI, HindIII, EcoRI, dan NotI; dan enzim-enzim tersebut tersedia secara komersil. Enzim ini tergolong kecil dengan subunit yang memiliki 200-350 asam amino dan memerlukan Mg sebagi kofaktor. Selanjutnya enzim jenis tipe II yang umum, biasanya digolongkan sebagai tipe IIs, adalah FokI dan AlwI. Enzim ini memotong di luar situs pengenalan, berukuran sedang, 400-650 asam amino, dan memiliki 2 domain khusus. Domain pertama untuk berikatan dengan DNA, sedangkan domain yang satunya untuk memotong DNA.
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.
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).
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.
Metilasi DNA
Metilasi DNA merupakan peristiwa penambahan gugus metil pada atom C nomor 5 dari cincin pirimidina sitosina atau nitrogen nomor 6 dari cincin purina adenina sebagai bagian dari molekul DNA.
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.
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).
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.
Isolasi DNA
Isolasi DNA pertama kali dilakukan oleh ilmuwan asal Swiss bernama Friedrich Miescher pada tahun 1869. Ia menemukan senyawa asam yang mengandung nitrogen dan fosfat pada inti sel dari sel darah putih. Senyawa ini diberi nama "nuklein", namun pada tahun 1889 muridnya yaitu Richard Altmann menamainya "asam nukleat". Metode yang digunakan oleh Miescher adalah "alkalyne lysis" untuk memecahkan sel dan mengisolasi DNA.
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).
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.
Gen
Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma sentral ("central dogma"). Dogma sentral berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru.
Cas9
Cas9 (CRISPR associated protein 9) adalah endonuklease DNA yang dipandu RNA yang terkait dengan sistem kekebalan adaptif CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) tipe II di "Streptococcus pyogenes", antara bakteri lainnya. "S. pyogenes" menggunakan Cas9 untuk menginterogasi dan membelah DNA asing, seperti DNA bakteriofag yang menyerang atau DNA plasmid. Cas9 melakukan interogasi ini dengan melepaskan lilitan DNA asing dan memeriksa apakah DNA itu komplementer terhadap wilayah "spacer" yang terdiri dari 20 pasang basa dari RNA panduan ("guide RNA"). Jika substrat DNA komplementer dengan RNA panduan, Cas9 membelah DNA yang menyerang. Dalam hal ini, mekanisme CRISPR-Cas9 memiliki sejumlah paralel dengan mekanisme interferensi RNA ("RNA interference", RNAi) di eukariota. Cas9 "native" membantu dalam ketiga langkah CRISPR: ia berpartisipasi dalam adaptasi, berpartisipasi dalam pengolahan crRNA dan memotong DNA target dibantu oleh crRNA dan RNA tambahan yang disebut tracrRNA. Cas9 "native" membutuhkan RNA panduan yang terdiri dari dua RNA yang berbeda yang berasosiasi untuk membuat panduan – CRISPR RNA (crRNA), dan "trans-activating" RNA (tracrRNA),
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.
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.
Fragmen Okazaki
Fragmen Okazaki adalah DNA pendek berbentuk fragmen (bagian-bagian) dalam proses replikasi DNA pada bagian untaian DNA lambat (bahasa inggris: "lagging strand"). Sintesis DNA akan selalu bergerak dengan arah 5’ → 3’. Untai DNA awal (leading strand) dibaca dari ujung 5’ ke 3’ maka sintesisnya dapat dilakukan secara kontinu, sedangkan untaian DNA lambat merupakan anti parallel dari untaian DNA awal yang memiliki arah berkebalikan (ujung 3’ ke 5’) maka sintesis tidak dapat dilakukan secara kontinu melainkan dibuat fragmen-fragmen agar sintesis DNA dapat terjadi serentak. Fragmen DNA pendek yang terbentuk pada akhirnya akan disambung dengan enzim DNA ligase sehingga membentuk unit yang utuh. Panjang fragmen Okazaki berkisar dari ratusan sampai ribuan nukleotida, tergantung jenis selnya.
Evolusi molekuler
Evolusi molekuler merupakan proses evolusi yang terjadi pada skala DNA, RNA, dan protein. Evolusi molekuler muncul sebagai bidang ilmu pengetahuan pada tahun 1960-an ketika peneliti dari bidang biologi molekuler, biologi evolusi, dan genetika populasi berusaha memahami stuktur dan fungsi asam nukleat dan protein yang baru ditemukan. Topik-topik kunci bidang ini adalah evolusi fungsi enzim, penggunaan divergensi asam nukleat sebagai "jam molekul" dalam kajian divergensi spesies, dan asal usul DNA sampah yang tidak mempunyai fungsi. Kemajuan dalam genom dan bioinformatika telah mengakibatkan peningkatan kajian pada topik-topik ini.
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.
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").
Pembenahan DNA
Pembenahan DNA (atau pemulihan DNA, pembetulan DNA, Ingg. DNA repair) merujuk pada sekumpulan proses mengenali dan membenahi kerusakan pada molekul DNA yang berlangsung dalam sel. Dalam sel manusia, aktivitas metabolisme normal maupun faktor lingkungan seperti sinar ultraviolet dan pancaran radiasi dapat menyebabkan kerusakan DNA. Kerusakan ini dapat mencapai 1 juta molekul per sel per hari. Banyak kerusakan ini berupa kerusakan struktural pada molekul DNA, sehingga dapat mengubah ataupun menghilangkan kemampuan transkripsi gen. Walaupun demikian, proses pembenahan DNA secara terus-menerus tidak selalu dapat memulihkan kerusakan tersebut. Ketika pembenahan normal gagal dan apoptosis sel tidak terjadi, "kerusakan DNA permanen" terjadi.
Direktorat Antikorupsi Nasional
Semenjak tahun 2013, DNA berhasil menyelidiki ribuan kasus korupsi. Menurut laporan Uni Eropa, DNA memiliki rekam jejak yang luar biasa dalam menyelesaikan kasus korupsi tingkat menengah dan tinggi. DNA juga dianggap sebagai teladan dalam pembuatan laporan yang menunjukkan keterbukaan dan kemauan untuk menganlisis. Menurut survei INSCOP, rakyat Rumania memiliki tingkat kepercayaan yang tinggi kepada DNA, yaitu 59,8%, sementara untuk parlemen tingkat kepercayaannya hanya 12,6% dan untuk pemerintah hanya 22,6%.
Dogma sentral biologi
Dogma sentral biologi menjelaskan mengenai proses perubahan gen dari DNA menjadi RNA, dan RNA menjadi protein. Dogma ini menjelaskan bagaimana proses pembacaan materi genetik menjadi protein yang berperan di setiap tahap metabolisme di dalam tubuh suatu organisme.
Isolasi DNA
Isolasi DNA adalah metode untuk mendapatkan asam deoksiribonukleat dari suatu makhluk hidup.
Pyrosequencing
Metode sekuensi DNA ini bekerja berdasarkan urutan nukleotida dalam DNA dengan menggunakan prinsip sekuensi dari sintesis DNA. Teknik pyrosequencing menggunakan DNA yang diimobilisasi dalam fase solid dan diberi perlakuan dengan sistem tiga enzim. Teknik ini dilakukan dengan penambahan nukleotida yang berbeda secara berurutan kemudian cahaya yang dihasilkan dapat dideteksi untuk mengetahui di mana letak nukleotida dengan jenis tersebut berada, dilanjutkan dengan penambahan nukleotida berikutnya dan terus berulang-ulang hingga seluruh sekuen DNA terpetakan. Oleh karena itu pada teknik ini diperlukan proses pencucian di antara penambahan basa nukleotida untuk menghilangkan nukleotida pada proses sebelumnya.
Sejarah Bumi
Penemuan yang menjelaskan bahwa jenis molekul RNA yang disebut ribozim dapat mengkatalisis baik replikasi sendiri maupun pembuatan protein membuka hipotesis baru yang mengatakan bahwa bentuk kehidupan awal sepenuhnya didasarkan pada RNA. Mereka bisa membentuk dunia dunia RNA di mana ada individu tetapi tidak ada spesies, seperti mutasi dan transfer gen horizontal yang diartikan bahwa keturunan dalam setiap generasi cenderung memiliki genom yang berbeda dari induknya. RNA kemudian diganti oleh DNA, yang lebih stabil sehingga dapat mempertahankan genom untuk waktu yang lebih lama. Ribozim tetap menjadi komponen utama ribosom, yang merupakan "pabrik protein" sel modern.
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.
Asam deoksiribonukleat
Dua unting DNA bersifat anti-paralel, yang berarti bahwa keduanya berpasangan secara berlawanan. Pada setiap gugus gula, terikat salah satu dari empat jenis nukleobasa. Urutan-urutan empat nukleobasa di sepanjang rantai punggung DNA inilah yang menyimpan kode informasi biologis. Melalui proses biokimia yang disebut transkripsi, unting DNA digunakan sebagai templat untuk membuat unting RNA. Unting RNA ini kemudian ditranslasikan untuk menentukan urutan asam amino protein yang dibangun.
Evolusi
Urutan DNA yang dapat berpindah pada genom, seperti transposon, merupakan bagian utama pada bahan genetika tanaman dan hewan, dan dapat memiliki peran penting pada evolusi genom. Sebagai contoh, lebih dari satu juta kopi urutan Alu terdapat pada genom manusia, dan urutan-urutan ini telah digunakan untuk menjalankan fungsi seperti regulasi ekspresi gen. Efek lain dari urutan DNA yang bergerak ini adalah ketika ia berpindah dalam suatu genom, ia dapat memutasikan atau mendelesi gen yang telah ada, sehingga menghasilkan keanekaragaman genetika.
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.
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.
Valina
Valina adalah salah satu dari 20 asam amino penyusun protein yang dikode oleh DNA. Dalam ilmu gizi, valina termasuk kelompok asam amino esensial. Namanya berasal dari nama tumbuhan valerian ("Valeriana officinalis").
Sekuensing
Kadang kala sekuensing RNA diperlukan walaupun informasi yang dikandung RNA sudah terdapat di dalam DNA, khususnya pada eukariota. RNA lebih tidak stabil daripada DNA di dalam sel dan lebih rentan terhadap penguraian oleh enzim nuklease secara laboratorium. Dalam sekuensing RNA, metode yang umum digunakan adalah mula-mula membentuk fragmen DNA dari RNA tersebut dengan enzim transkriptase balik. Misalnya, DNA dapat disintesis dari cetakan mRNA dan disebut sebagai DNA komplementer (cDNA). Fragmen DNA tersebut kemudian dapat disekuensing dengan cara seperti yang disebutkan di atas.
Tes genealogi DNA
Tes genealogi DNA adalah sebuah tes berbasis DNA yang mengamati lokasi-lokasi spesifik dari genom seseorang untuk menentukan hubungan genealogi dan suku bangsa leluhurnya. Memberikan informasi tentang kelompok etnis, tes tersebut dapat menunjukkan asal muasal dari orang tersebut atau tentang orang lainnya yang berkaitan dengan mereka.
Golden State Killer
Kasus Original Night Stalker/East Area Rapist adalah faktor utama yang mendorong pengesahan undang-undang pembentukan pangkalan data DNA California. Undang-undang ini mengizinkan pengambilan sampel DNA semua tersangka dan terpidana di California. Ukuran dan keefektifan program pengambilan dan penyimpanan DNA California dalam menyelesaikan kasus lama hanya dilampaui oleh program DNA Virginia. Meski program DNA California telah menyelesaikan berbagai kasus lama di seluruh Amerika Serikat, tersangka kasus yang menjadi motivasi program DNA ini baru diidentifikasi tahun 2018.
Rekayasa genetika
Rekayasa genetika, juga disebut modifikasi genetika, adalah manipulasi langsung gen suatu organisme menggunakan bioteknologi. Hal ini merupakan satu set teknologi yang digunakan untuk mengubah susunan genetik dari sel, termasuk transfer gen-gen yang berada dan melintasi batas-batas spesies untuk menghasilkan organisme yang meningkat. DNA baru diperoleh dengan mengisolasi dan menyalin materi genetik dari induk menggunakan metode DNA rekombinan atau sintesa DNA buatan. Sebuah vektor biasanya diciptakan dan digunakan untuk menyisipkan DNA ini ke organisme inang. Molekul DNA rekombinan pertama dibuat oleh Paul Berg pada tahun 1972 dengan menggabungkan DNA virus monyet SV40 dengan virus lambda. Selain memasukkan gen, proses ini dapat digunakan untuk menghapus gen. DNA baru dapat dimasukkan secara acak, atau ditargetkan ke bagian tertentu dari genom.
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.
Telomer
Telomer ("") adalah bagian paling ujung dari DNA linear. Meskipun termasuk dalam untai DNA, telomer tidak mengkode protein apa pun, sehingga ia tidak termasuk dalam kategori gen. Telomer berperan penting dalam menjaga kestabilan genom tiap sel. Dengan adanya telomer, penggandaan DNA yang berlangsung sebelum pembelahan sel dapat dilakukan secara tuntas.
Asam deoksiribonukleat
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan singkatan DNA (bahasa Inggris: "deoxyribonucleic acid"), adalah sejenis biomolekul yang menyimpan dan menyandi instruksi-instruksi genetika setiap organisme dan banyak jenis virus. Instruksi-instruksi genetika ini berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan fungsi organisme dan virus. DNA merupakan asam nukleat; bersamaan dengan protein dan karbohidrat, asam nukleat adalah makromolekul esensial bagi seluruh makhluk hidup yang diketahui. Kebanyakan molekul DNA terdiri dari dua unting biopolimer yang berpilin satu sama lainnya membentuk heliks ganda. Dua unting DNA ini dikenal sebagai polinukleotida karena keduanya terdiri dari satuan-satuan molekul yang disebut nukleotida. Tiap-tiap nukleotida terdiri atas salah satu jenis basa nitrogen (guanina (G), adenina (A), timina (T), atau sitosina (C)), gula monosakarida yang disebut deoksiribosa, dan gugus fosfat. Nukleotida-nukelotida ini kemudian tersambung dalam satu rantai ikatan kovalen antara gula satu nukleotida dengan fosfat nukelotida lainnya. Hasilnya adalah rantai punggung gula-fosfat yang berselang-seling. Menurut kaidah pasangan basa (A dengan T dan C dengan G), ikatan hidrogen mengikat basa-basa dari kedua unting polinukleotida membentuk DNA unting ganda
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.
Transkripsi (genetik)
Kompleks tersebut terjadi pada bagian kotak TATA yang terletak sekitar 10-25 pasangan basa di bagian hulu ("upstream") dari kodon mulai (AUG). Adanya faktor transkripsi ini akan menarik enzim RNA polimerase mendekat ke DNA dan kemudian menempatkan diri pada tempat yang sesuai dengan kodon mulai (TAC pada berkas DNA). Berkas DNA yang ditempel oleh RNA polimerase disebut sebagai "berkas templat", sementara berkas pasangannya disebut sebagai "berkas kode" (karena memiliki urutan basa yang sama dengan RNA yang dibuat). Pada awal transkripsi, enzim guaniltransferase menambahkan gugus m7Gppp pada ujung 5' untai pre-mRNA. Sejumlah ATP diperlukan untuk membuat RNA polimerase mulai bergerak dari ujung 3' (ujung karboksil) berkas templat ke arah ujung 5' (ujung amino). pre-mRNA yang terbentuk dengan demikian berarah 5' → 3'. Pergerakan RNA polimerase akan berhenti apabila ia menemui urutan basa yang sesuai dengan kodon berhenti, dan deret AAUAAA akan ditambahkan pada pangkal 3' pre-mRNA. Setelah proses selesai, RNA polimerase akan lepas dari DNA, sedangkan pre-mRNA akan teriris sekitar 20 bp dari deret AAUAAA dan sebuah enzim, poli(A) polimerase akan menambahkan deret antara 150 - 200 adenosina untuk membentuk pre-mRNA yang lengkap yang disebut mRNA primer.
Transkonjugasi
Dalam proses transkonjugasi, sel yang memberikan materi genetiknya disebut sel donor sedangkan sel yang menerimanya disebut sel resipien. Transkonjugasi memerlukan terdapat tiga gen utama yang berperan, yaitu gen "tra", "oriT", dan "tnp". Gen asal transfer ("Origin of transfer" atau "oriT") merupakan gen yang bersifat "cis-acting". Yang dimaksud dengan sifat "cis-acting" adalah sekuens DNA yang diperlukan untuk mengekspresikan/menjalankan gen tertentu. Elemen ini memiliki beberapa kriteria tertentu, di antaranya adalah terdiri dari sekuens konsensus pendek, bisa terletak pada promoter atau "enhancer", dan satu elemen tunggal cukup untuk regulasi respon gen. Sementara itu, gen "tra" yang bersifat "trans-acting", artinya adalah gen yang menyandikan/mengekspresikan protein regulator yang bertugas untuk mengatur ekspresi gen lain. Gen "tra" terdiri dari dua komponen yaitu "DNA transfer and replication" (Dtr) dan "Mating pair formation" (Mpf). Komponen Dtr terdiri dari enzim relaksase, helikase, dan primase. Sistem Mpf berfungsi untuk membentuk pilus sebagai jembatan transfer DNA antarsel bakteri. Saat jembatan pilus terbentuk, enzim nuklease akan membuat retakan atau "nick" pada utas tunggal DNA yang akan ditransfer (berupa DNA plasmid) di titik "oriT" sehingga DNA tersebut menjadi utas tunggal. Ujung utas tunggal 5‘ akan dibawa oleh relaksase ke dalam sel resipien, sementara itu enzim Helikase bekerja untuk menjaga utas tunggal DNA yang ditransfer supaya tidak membentuk utas ganda kembali. Begitu sampai di dalam sel resipien, enzim primase akan memulai terjadinya "rolling circle replication" sehingga DNA plasmid yang sudah ditransfer menjadi utas ganda kembali. Di dalam DNA plasmid yang ditransfer, terdapat gen "tnp" yang merupakan gen penyandi transposase untuk memindahkan transposon ke kromosom sel lain. Setelah transposon melompat, plasmid pembawanya dapat didegradasi oleh enzim nuklease. Enzim nuklease adalah enzim yang berfungsi mendegradasi/merusak DNA dengan memotong-motong DNA. Pada bakteri, transposon biasanya membawa gen struktural penyandi resistensi antibiotik tertentu yang diapit oleh ujung berulang terbalik atau "inverted repeat". Ujung berulang terbalik terdiri dari sekuens DNA pada ujung kanan dan kiri yang berulang namun susunannya terbalik. Sekuens "inverted repeat" ini membuat transposase dapat mengenali bagian DNA yang akan dipindahkan ke kromosom sel.
Proses transkonjugasi sudah banyak dimanfaatkan untuk rekayasa genetika. Salah satunya adalah dalam memproduksi "teicoplanin", suatu senyawa antibiotik untuk mencegah dan menyembuhkan infeksi yang disebabkan oleh bakteri gram negatif, seperti "Staphylococcus aureus" dan "Enterococcus faecalis". Secara alami, "teicoplanin" dihasilkan oleh "Actinoplanes teichomyceticus". Dengan memanfaatkan proses transkonjugasi, gen penyandi "teicoplanin" dari "A. teichomyceticus" dapat dipindahkan ke bakteri lain, seperti "E. coli". Selain itu, transkonjugasi juga dimanfaatkan untuk pemeliharaan tanaman dan ekosistem. Siklus nitrogen di bumi memerlukan bakteri pengikat nitrogen, seperti "Rhizobium leguminosarum" yang umumnya bersimbiosis dengan akar tanaman. Melalui transkonjugasi, "Rhizobium leguminosarum" dapat mentransfer gen pembentuk nodul dan nitragenase ke bakteri "Rhizobium" lain yang tidak memiliki kemampuan tersebut. Dengan demikian, kelestarian tanah akan tetap terjaga karena cukup kandungan nitrogen dalam tanah yang juga dapat menyuburkan pertumbuhan tanaman.
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.
DNA polimerase
DNA polimerase adalah enzim penting dalam replikasi DNA maupun dalam reparasi DNA.
DNA polimerase merupakan sebuah enzim yang mengkatalisasi reaksi polimerisasi deoksiribonukleotida menjadi rantai DNA, dengan kata lain enzim ini mengkatalisasi reaksi pembentukan DNA. DNA polimerase pertama kali ditemukan pada tahun 1957 oleh Arthur Kornberg. DNA polimerase membaca rantai DNA utuh sebagai cetakan ("templat") dan menggunakannya untuk membentuk rantai baru. Molekul polimer yang baru terbentuk merupakan komplemen atau pasangan dari rantai yang digunakan sebagai cetakan, dan identik dengan pasangan dari rantai cetakan sebelum terjadi reaksi.
Transkriptase balik
Transkriptase balik adalah enzim yang mengkatalisis reaksi transkripsi balik RNA utas tunggal menjadi DNA utas ganda. Keberadaaan enzim ini di dalam partikel retrovirus pertama kali dilaporkan oleh Howard Temin dan David Baltimore secara terpisah pada tahun 1970 hingga meraih penghargaan Nobel. Virus yang memiliki materi genetik berupa RNA dapat menginfeksi sel hidup karena memiliki enzim transkriptase balik. Enzim ini memiliki tiga macam aktivitas enzimatik, yaitu sintesis (pembuatan) DNA dari cetakan RNA, sintesis DNA dari cetakan DNA (aktivitas seperti enzim polimerase), digesti (pemotongan) RNA polimerase dari kompleks hibrid DNA-RNA sehingga menyisakan DNA utas tunggal (aktivitas RNaseH). DNA yang dihasilkan dari cetakan RNA tersebut disebut sebagai DNA komplementer atau cDNA ("complementary DNA"). Enzim transkriptase balik terdiri dari dua polipeptida dengan komposisi yang berbeda-beda pada berbagai retrovirus.
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
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).
Timina
Timina atau 5-metilurasil merupakan salah satu dari dua basa N pirimidina yang menyusun DNA. RNA tidak memiliki timina dan, urasil menggantikan posisinya. Pada DNA berpilin ganda, timina akan berikatan dengan adenina melalui dua ikatan hidrogen untuk membentuk struktur yang stabil.
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.
RNA polimerase
RNA polimerase sering disebut RNAP (bahasa inggris: "RNA polymerase") adalah suatu enzim yang membantu mempercepat proses pembentukan RNA. Enzim ini berbeda dengan enzim DNA polimerase, RNA polimerase dapat memulai pembentukan rantai RNA tanpa menggunakan primer. Sintesis atau pembentukan DNA dimulai dengan proses elongasi pada bagian rantai pendek RNA. Panjang rantai tersebut biasanya berkisar antara 10 sampai 50 nukleotida yang kemudian berikatan dengan DNA contoh setelah enzim RNA polimerase berpisah dari RNA. Rantai pendek dari RNA menghasilkan primer yang dapat digunakan oleh DNA polimerase untuk menambahkan deoksinukleotida. RNA polimerase yang menghasilkan primer dalam proses pembentukan DNA disebut primase.
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.
DNA polimerase
DNA polimerase menggunakan satu situs aktif tunggal dalam reaksi katalisasi penambahan satu dari empat "deoksiribonukleosidatrifosfat" (dNTP) pada rantai tunggal DNA yang digunakan sebagai cetakan untuk membentuk DNA utuh, dalam hal ini menjadi DNA rantai ganda.
DNA polimerase mengenali kemampuan nukleotida yang datang untuk membentuk pasangan basa A dan T atau G dan C dengan DNA rantai tunggal yang menjadi cetakannya, kemudian jika nukleotida tersebut merupakan pasangan basa yang sesuai maka terjadilah reaksi katalisasi pembentukan DNA baru.
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.
Virus
Virus DNA merupakan virus yang memiliki materi genetik berupa DNA, kelompok yang tergolong dalam kelompok ini adalah virus kelas I, II, VII. Beberapa contoh familia virus yang termasuk ke dalam kelompok ini adalah Herpesviridae, Parvoviridae, dan Poxviridae.
Genom
Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya. Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).
Asam ribonukleat
Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa. Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Asam ribonukleat
Namun, peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein. Lihat ekspresi genetik untuk keterangan lebih lanjut.
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.
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.
Biologi molekular
Plasmid yang telah mengandung potongan DNA yang diinginkan tersebut kemudian dapat disisipkan ke dalam sel bakteri atau sel hewan. Penyisipan DNA ke dalam sel bakteri disebut transformasi, dan dapat dilakukan dengan berbagai metode, seperti elektroporasi, mikroinjeksi, dan secara kimia. Penyisipan DNA ke dalam sel eukaryota, misalnya sel hewan, disebut sebagai transfeksi, dan teknik transfeksi yang dapat dilakukan termasuk transfeksi kalsium fosfat, transfeksi liposom, dan dengan reagen komersial. DNA dapat pula dimasukkan ke dalam sel dengan menggunakan virus (disebut transduksi viral).
HIV
Setelah menempel, selubung virus akan melebur (fusi) dengan membran sel sehingga isi partikel virus akan terlepas di dalam sel. Selanjutnya, enzim transkriptase balik yang dimiliki HIV akan mengubah genom virus yang berupa RNA menjadi DNA. Kemudian, DNA virus akan dibawa ke inti sel manusia sehingga dapat menyisip atau terintegrasi dengan DNA manusia. DNA virus yang menyisip di DNA manusia disebut sebagai provirus dan dapat bertahan cukup lama di dalam sel. Saat sel teraktivasi, enzim-enzim tertentu yang dimiliki sel inang akan memproses provirus sama dengan DNA manusia, yaitu diubah menjadi mRNA. Kemudian, mRNA akan dibawa keluar dari inti sel dan menjadi cetakan untuk membuat protein dan enzim HIV. Sebagian RNA dari provirus yang merupakan genom RNA virus. Bagian genom RNA tersebut akan dirakit dengan protein dan enzim hingga menjadi virus utuh. Pada tahap perakitan ini, enzim protease virus berperan penting untuk memotong protein panjang menjadi bagian pendek yang menyusun inti virus. Apabila HIV utuh telah matang, maka virus tersebut dapat keluar dari sel inang dan menginfeksi sel berikutnya. Proses pengeluaran virus tersebut melalui pertunasan (budding), di mana virus akan mendapatkan selubung dari membran permukaan sel inang.
Pada saat paling awalpun deteksi HIV dapat dilakukan dengan pemeriksaan darah, walaupun tidak ada gejala apapun. Pada tahap kedua telah ada gejala klinis, misalnya kulitnya jelek, gatal-gatal dan batuk pilek seperti flu biasa. Pada tahap ketiga akan mengalami penurunan berat badan dan terkena TBC. Dan pada tahap keempat telah mengalami komplikasi, sulit disembuhkan dan biasanya diikuti dengan kematian.
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.
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.
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.
Replikasi DNA
DNA polimerase membentuk untaian DNA baru dengan menambahkan nukleotida—dalam hal ini, deoksiribonukleotida—ke ujung 3'-hidroksil bebas nukleotida rantai DNA yang sedang tumbuh. Dengan kata lain, rantai DNA baru disintesis dari arah 5'→3', sedangkan DNA polimerase bergerak pada DNA "induk" dengan arah 3'→5'. Namun demikian, salah satu untaian DNA induk pada garpu replikasi berorientasi 3'→5', sementara untaian lainnya berorientasi 5'→3', dan helikase bergerak membuka untaian rangkap DNA dengan arah 5'→3'. Oleh karena itu, replikasi harus berlangsung pada kedua arah berlawanan tersebut.
Pada replikasi DNA, untaian pengawal ("leading strand") ialah untaian DNA yang disintesis dengan arah 5'→3' secara berkesinambungan. Pada untaian ini, DNA polimerase mampu membentuk DNA menggunakan ujung 3'-OH bebas dari sebuah primer RNA dan sintesis DNA berlangsung secara berkesinambungan, searah dengan arah pergerakan garpu replikasi.
Biokimia
Asam nukleat adalah molekul yang membentuk DNA, substansi yang sangat penting yang digunakan oleh semua organisme seluler untuk menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribosa nukleat dan asam ribonukleat. Monomernya disebut nukleotida. Nukleotida yang paling umum diantaranya Adenin, Sitosin, Guanin, Timin, dan Urasil. Adenin berpasangan dengan timin dan urasil, timin hanya berpasangan dengan adenin; sitosin dan guanin hanya dapat berpasangan satu sama lain.
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).
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".
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.
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.
Asam deoksiribonukleat
Stabilitas dsDNA tidak hanya bergantung pada kandungan GC (% pasangan basa G,C) DNA, namun juga tergantung pada urutan basa (tumpukan basa) dan panjang molekul DNA tersebut (molekul yang lebih panjang lebih stabil). Oleh sebab itu, kekuatan ikatan antar dua unting DNA ditentukan oleh persentase pasangan basa GC dan keseluruhan panjang heliks ganda DNA. Heliks DNA　yang panjang dengan kandungan GC yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih kuat; sebaliknya heliks DNA yang pendek dengan kandungan AT yang tinggi memiliki interaksi antar-unting yang lebih lemah. Dalam proses biologis, bagian heliks ganda DNA yang perlu dipisahkan dengan mudah seperti kotak Pribnow TATAAT pada beberapa promotor cenderung memiliki kandungan AT yang tinggi.
Sel (biologi)
Pada sel prokariota (dari bahasa Yunani, "pro", 'sebelum' dan "karyon", 'biji'), tidak ada membran yang memisahkan DNA dari bagian sel lainnya, dan daerah tempat DNA terkonsentrasi di sitoplasma disebut "nukleoid". Kebanyakan prokariota merupakan organisme uniseluler dengan sel berukuran kecil (berdiameter 0,7–2,0 µm dan volumenya sekitar 1 µm) serta umumnya terdiri dari selubung sel, membran sel, sitoplasma, nukleoid, dan beberapa struktur lain.
Pengurutan DNA
Sekuensing DNA atau pengurutan DNA adalah proses atau teknik penentuan urutan basa nukleotida pada suatu molekul DNA. Urutan tersebut dikenal sebagai sekuens DNA, yang merupakan informasi paling mendasar suatu gen atau genom karena mengandung instruksi yang dibutuhkan untuk pembentukan tubuh makhluk hidup. Sekuensing DNA dapat dimanfaatkan untuk menentukan identitas maupun fungsi gen atau fragmen DNA lainnya dengan cara membandingkan sekuens-nya dengan sekuens DNA lain yang sudah diketahui. Teknik ini digunakan dalam riset dasar biologi maupun berbagai bidang terapan seperti kedokteran, bioteknologi, forensik, dan antropologi.