Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah kode untuk semua seluler informasi genetik di Bumi. Semua kehidupan seluler dari bakteri terkecil hingga paus terbesar di lautan menggunakan DNA sebagai materi genetiknya.
catatan: Beberapa virus menggunakan DNA sebagai materi genetiknya. Namun, beberapa virus menggunakan RNA sebagai gantinya.
DNA adalah jenis asam nukleat terdiri dari banyak subunit yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida memiliki tiga bagian: gula ribosa 5-karbon, gugus fosfat, dan basa nitrogen. Dua untai komplementer DNA bersatu berkat ikatan hidrogen antara basa nitrogen yang memungkinkan DNA membuat bentuk seperti tangga yang berputar menjadi heliks ganda yang terkenal.
Ikatan antara basa nitrogen yang memungkinkan struktur ini terbentuk. Dalam DNA, ada empat pilihan basa nitrogen: adenin (A), timin (T), sitosin (C) dan guanin (G). Setiap basa hanya dapat berikatan satu sama lain, A dengan T dan C dengan G. Ini disebut aturan pasangan basa komplementer atau Aturan Chargaff.
Empat Basa Nitrogen
Dalam DNA nukleotida subunit, ada empat basa nitrogen:
- Adenin (A)
- Timin (T)
- Sitosin (C)
- Guanin (G)
Masing-masing basis ini dapat dibagi menjadi dua kategori: basa purin dan basa pirimidin.
Adenin dan guanin adalah contoh dari basa purin. Ini berarti strukturnya adalah cincin enam atom yang mengandung nitrogen yang bergabung dengan cincin lima atom yang mengandung nitrogen yang berbagi dua atom untuk menggabungkan dua cincin.
Timin dan sitosin adalah contoh dari basa pirimidin. Basa ini terdiri dari cincin enam atom tunggal yang mengandung nitrogen.
catatan: RNA menggantikan timin dengan basa pirimidin yang berbeda yang disebut urasil (U).
Aturan Chargaff
Aturan Chargaff, juga dikenal sebagai aturan pasangan basa komplementer, menyatakan bahwa pasangan basa DNA selalu adenin dengan timin (A-T) dan sitosin dengan guanin (C-G). Purin selalu berpasangan dengan pirimidin dan sebaliknya. Namun, A tidak berpasangan dengan C, meskipun itu adalah purin dan pirimidin.
Aturan ini dinamai ilmuwan Erwin Chargaff yang menemukan bahwa pada dasarnya ada persamaan konsentrasi adenin dan timin serta guanin dan sitosin dalam hampir semua molekul DNA. Rasio ini dapat bervariasi antar organisme, tetapi konsentrasi sebenarnya dari A selalu pada dasarnya sama dengan T dan sama dengan G dan C. Misalnya, pada manusia, ada kira-kira:
- 30,9 persen Adenin
- 29,4 persen Timin
- 19,8 persen Sitosin
- 19,9 persen Guanin
Ini mendukung aturan komplementer bahwa A harus berpasangan dengan T dan C harus berpasangan dengan G.
Aturan Chargaff Dijelaskan
Mengapa hal ini terjadi?
Itu ada hubungannya dengan ikatan hidrogen yang bergabung dengan untai DNA komplementer bersama dengan ruang yang tersedia antara dua untai.
Pertama, ada sekitar 20 (angstrom, di mana satu angstrom sama dengan 10-10 meter) antara dua untai komplementer DNA. Dua purin dan dua pirimidin bersama-sama akan memakan terlalu banyak ruang untuk dapat masuk ke dalam ruang antara dua untai. Inilah sebabnya mengapa A tidak dapat berikatan dengan G dan C tidak dapat berikatan dengan T.
Tetapi mengapa Anda tidak dapat menukar ikatan purin mana dengan pirimidin? Jawabannya ada hubungannya dengan ikatan hidrogen yang menghubungkan basa dan menstabilkan molekul DNA.
Satu-satunya pasangan yang dapat membuat ikatan hidrogen di ruang itu adalah adenin dengan timin dan sitosin dengan guanin. A dan T membentuk dua ikatan hidrogen sedangkan C dan G membentuk tiga. Ikatan hidrogen inilah yang menggabungkan dua untai dan menstabilkan molekul, yang memungkinkannya membentuk seperti tangga. heliks ganda.
Menggunakan Aturan Pasangan Basis Pelengkap
Mengetahui aturan ini, Anda dapat mengetahui untai komplementer menjadi untai DNA tunggal yang hanya didasarkan pada urutan pasangan basa. Sebagai contoh, katakanlah Anda mengetahui urutan satu untai DNA yaitu sebagai berikut:
AAGCTGGTTTTGACGAC
Menggunakan aturan pasangan basa komplementer, Anda dapat menyimpulkan bahwa untai komplementer adalah:
TTCGACCAAAACTGCTG
Untaian RNA juga saling melengkapi dengan pengecualian bahwa RNA menggunakan urasil dan bukan timin. Jadi, Anda juga dapat menyimpulkan untai mRNA yang akan dihasilkan dari untai DNA pertama itu. Itu akan:
UUCGACCAAAACUGCUG