DNA terbentuk oleh dua rantai polinukleotida. Kedua rantai polinukleotida memiliki sifat antiparalel. Rantai yang satu mempunyai orientasi 5’→3’. Sedangkan rantai lainnya berorientasi 3’→5’. Berikut pembentuk struktur DNA.

Sumber: wikipedia.org

Pada masing-masing rantai polinukleotida terdapat ujung dengan gugus fosfat bebas (5’-fosfat) dan ujung dengan gugus –OH bebas (3’-hidroksil). Angka 5’ dan 3’ merujuk posisi karbon nomor 5 dan 3 pada cincin gugus gula.

Jadi, jawaban yang tepat pada soal tersebut adalah gula pentosa .

Tiga hipotesis tentang terjadinya replikasi DNA, yaitu sebagai berikut. 

Sumber: bio.libretexts.org

Teori konservatif

Menyatakan bahwa double helix yang lama tetap (tidak berubah), dan langsung terbentuk double helix yang baru.

Teori semikonservatif

Menyatakan bahwa dua pita dari double helix memisahkan diri dan masing-masing pita yang lama mendapatkan pasangan pita baru, sehingga terbentuklah dua DNA baru yang sama persis.

Teori dispersif

Menyatakan bahwa double helix yang lama terputus-putus. Lalu potongan-potongan tersebut membentuk potongan baru yang akan bersambungan dengan potongan-potongan lama; sehingga kembali menjadi dua DNA baru yang sama persis.

Jadi, jawaban yang tepat untuk soal tersebut adalah nomor 3.

Rantai ganda DNA merupakan polimer yang tersusun banyak oleh nukleotida. Nukleotida sebagai monomer penyusun DNA terdiri atas gugus fosfat, gula deoksiribosa dan gugus basa nitrogen yang diikat oleh ikatan kimia. Gugus fosfat dan gula deoksiribosa diikat oleh ikatan fosfodiester, gula deoksiribosa dengan satu basa nitrogen diikat oleh ikatan glikosida dan pasangan basa nitrogen saling berikatan oleh ikatan hidrogen seperti dijelaskan pada gambar di atas.

Pasangan basa nitrogen saling berikatan dengan ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan ikatan antara atom H yang terikat dengan atom sangat elektronegatif (atom F, O, dan N) dengan pasangan elektron bebas dari atom elektronegatif lainnya. Berdasarkan aturan Chargaff, satu basa purin akan berikatan dengan satu basa pirimidin. Adenin (A) berpasangan dengan Timin (T) membentuk dua ikatan hidrogen, sedangan Guanin (G) berpasangan dengan Sitosin (C) membentuk tiga ikatan hidrogen.

sumber: usaha321.net

Jadi, jawaban yang tepat adalah ikatan hidrogen.

DNA merupakan suatu polimer yang terdiri dari banyak nukleotida. Satu nukleotida terdiri atas 1 gugus fosfat, 1 gula deoksiribosa dan 1 basa nitrogen. Nukleotida yang tidak memiliki gugus fosfat disebut nukleosida atau deoksiribonukleosida.

Berdasarkan gambar di soal dapat diketahui:

• nomor 1 dan 3 merupakan gugus fosfat
• nomor 2 dan 4 merupakan gugus gula deoksiribosa
• nomor 6, 7, 5, 8 merupakan basa nitrogen

Jadi, jawaban yang tepat adalah bahwa gabungan nomor 4-5 merupakan nukleosida.

*1-2-6 dan 3-4-5 adalah struktur satu nukleotida.

*5-8 dan 6-7 adalah pasangan basa nitrogen.

Mekanisme replikasi DNA terdiri atas beberapa tahapan dan komponen yang terlibat.

1. Enzim helikase memutus ikatan hidrogen pada untai ganda DNA menjadi untai tunggal. Kemudian, protein pengikat tunggal menstabilkan untai tunggal yang terbuka.
2. Untai utama atau leading strand disintesis terus-menerus pada arah 5' → 3' oleh DNA polimerase. Leading strand dimulai dari satu primer RNA yang disintesis oleh enzim primase. Primer RNA berfungsi sebagai awalan yang menandai terjadinya proses replikasi pada untai utama. DNA polimerase kemudian menggantikan nukleotida RNA primer dengan DNA.
3. Pemanjangan untai baru DNA yang lain dikerjakan pada cabang replikasi disebut untai lamban atau lagging strand. Lagging strand disintesis secara tidak kontinu. Enzim primase membentuk primer RNA pendek yang diperpanjang oleh DNA polimerase membentuk fragmen Okazaki.
4. Akhirnya, DNA ligase menggabungkan fragmen Okazaki ke untai yang sedang dibuat menjadi rantai ganda DNA yang lengkap.

Jadi jawaban yang tepat adalah DNA ligase menggabungkan fragmen Okazaki menjadi untai DNA yang lengkap.

Analisis DNA mitokondria (mtDNA)

Analisis DNA mitokondria (mtDNA) dapat digunakan untuk menentukan DNA sampel dengan cara mengekstrak DNA dari organel sel, yaitu mitokondria. DNA mitokondria sangat baik digunakan sebagai alat untuk analisis DNA, karena mempunyai beberapa sifat penting sebagai berikut.

• DNA mempunyai copy number yang tinggi dan berada dalam sel yang tidak memiliki inti, seperti sel darah merah.
• DNA mitokondria dapat digunakan untuk analisa meskipun jumlah sampel yang ditemukan terbatas.
• DNA mitokondria manusia diturunkan secara maternal, sehingga setiap individu pada garis keturunan ibu yang sama memiliki tipe mtDNA yang identik
• Karakteristik mtDNA dapat digunakan sebagai penyelidikan guna menentukan identitas seseorang dengan membandingkan mtDNA korban dengan keluarga
• mtDNA mempunyai laju polimorfisme yang tinggi sekitar 10 kali lebih cepat dari DNA inti. Polimorfisme adalah perubahan atau mutasi pada gen yang tidak menimbulkan perubahan struktur protein melainkan hanya mengakibatkan variasi pada fungsi protein. 

Jadi, jawaban yang tepat untuk soal tersebut adalah DNA mitokondria memiliki laju polimorfisme yang tinggi dengan hitungan 10 kali lebih cepat dari DNA inti.

Nukleotida adalah senyawa organik yang terdiri dari sebuah nukleosida dan sebuah gugus fosfat. Nukleotida merupakan subunit dari asam nukleat yang memiliki banyak fungsi dalam metabolisme seluler. Ia berperan sebagai monomer yang menyusun polimer DNA dan RNA. Nukleotida memiliki tiga karakteristik komponen, yaitu basa nitrogen, gula pentosa, dan gugus fosfat. Molekul nukleotida yang gugus fosfatnya mengalami hidrolisis disebut nukleosida. Empat jenis basa nitrogen pada DNA adalah guanin (G), adenin (A), sitosin (S), dan timin (T). Pada RNA basa nitrogen timin (T) diganti dengan urasil (U).

Jadi, jawaban yang tepat untuk soal di atas adalah 1, 3, dan 5.

sumber: google.com

Proses replikasi DNA merupakan proses pembentukan rantai DNA baru yang dijelaskan dalam tiga model hipotesis.

• Hipotesis pertama menyatakan bahwa bentuk rantai ganda DNA yang lama akan tetap dan langsung menghasilkan rantai ganda DNA yang baru disebut konservatif.
• Hipotesis kedua menyatakan rantai ganda DNA lama akan terputus-putus, selanjutnya segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen baru yang bergabung dengan segmen lama membentuk DNA baru. Hipotesis ini disebut dispersif.
• Hipotesis ketiga menyatakan dua rantai pada DNA lama memisahkan diri dan setiap rantai mencetak rantai pasangannya disebut semikonservatif.

Jadi jawaban yang tepat menggambarkan diagram pada soal adalah hipotesis konservatif.

Proses replikasi DNA merupakan proses pembentukan rantai DNA baru yang dijelaskan dalam tiga hipotesis model, yaitu konservatif, semikonservatif, dan dispersif. Matthew Meselson dan Franklin Stahl dalam percobaannya menggunakan pembiakan bakteri Escherichia coli di medium isotop nitrogen berat ¹⁵N untuk melihat proses DNA yang diwariskan generasi ke generasi berikutnya. Kemudian hasil generasi pertama dipindahkan ke medium isotop nitrogen ringan ¹⁴N. Hasil ekstraksi DNA yang disentrifugasi menghasilkan DNA hibrid (¹⁵N - ¹⁴N). Hal tersebut mematahkan model replikasi konservatif. Selanjutnya, sampel DNA bakteri diekstraksi kembali menghasilkan DNA ringan dan DNA hibrid. Hal ini mematahkan hipotesis model dispersif dan mendukung model semikonservatif.

Jadi jawaban yang sesuai untuk pertanyaan tersebut adalah semikonservatif.

Perbandingan basa nitrogen dalam DNA

Menurut hukum ekuivalen Chargaff yang dikemukakan pada 1950 menyatakan bahwa:

• jumlah purin adalah sama dengan jumlah pirimidin (A+G = T+S);
• banyaknya adenin sama dengan banyaknya timin (A=T), demikian pula banyaknya guanin sama dengan sitosin (G=S).

Hukum ini berlaku universal (untuk berbagai macam organisme) seperti virus, bakteri, tumbuhan, dan hewan.

Diketahui: komposisi basa sitosin pada Escherichia coli 20%

Ditanya: % komposisi basa timin?

Dijawab:

Sitosin berpasangan dengan guanin. Oleh karena itu, komposisi guanin sama dengan sitosin, yaitu 20%.

Sitosin + Guanin = 20% + 20% = 40%

Sisanya 60% adalah timin + adenin. Karena jumlah timin dan adenin sama, maka 60% dibagi 2. Hasilnya, masing-masing timin dan adenin berjumlah 30%.

Jadi, jawaban yang tepat untuk soal tersebut adalah 30%.