1.
Sejarah asam nukleat
Pengertian
yang mendalam yang akhirnya menemukan asam nukleat dilakukan oleh Friedrich
Miescher (1844-1895). Beliau dapat dikatakan sebagai orang pertama yang
membangun pengetahuan mengenai kimia dari inti sel. Selanjutnya pada tahun
1868, di laboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau dapay mengisolasi asam
nukleat yang didapat dari buangan suatu operasi dan menunjukkan adanya senyawa
pospor yang kemudian dinamakan nuclein yang sekarang dikenal dengan neme
nucleoprotein. Selanjutnya ditunjukkan bahwa asam nukleat merupakan salah satu
senyawa pembentuk sel atau jaringan normal. Penelitian ini diteruskan oleh
altman, yang pada tahun 1889 menjelaskan metode untuk mengisolasi asam nukleat
bebas protein dari jaringan binatang dan ragi.
Hidrolisis
asam nukleat pada jaringan timus, menghasilkan basa-basa purin (adenine dan
guanin), basa-basa pirimidin (timin dan sitosin), deoksipentosa dan asam
fosfat. Asam nukleat dari ragi sedikit berbeda, mengandung urasil sebagai
pengganti timin dan pentose sebagai pengganti deoksi pentose. Hal ini membuat
dugaan mungkin asam nukleat deoksipentosa karakteristik untuk binatang
sedangkan asam nukleat pentose karakteristik untuk tumbuhan. Walaupun dugaan
ini tidak berlangsung lama karena terbukti salah, ternyata bahwa asam
ribonukleat dan asam deoksiribonukleat merupakan senyawa yang baik dalam
binatang maupun tumbuhan. Bukti-bukti ini didapat dari pengamatan Casperrson
dari analisis spektofotometri, analisis histokimia dari Brachet dan analisis
kimia Davidson.
Elusidasi
detail dari struktur nukleosida dan nukleotida telah banyak disumbangkan oleh
Todd dan teman-temannya, yang pertama kali menemukan ikatan glukosida antara
residu gula dan basa-basa pirimidin atau purin serta ikatan fosfodieter. Dari
hasil studi-studi ini bersama dengan hasil studi dari Cohn akhirnya diperoleh
informasi bahwa ikatan antar nukleotida terjadi pada atom karbon gula nomor 3
dan 5. Dari hasil-hasil ini akhirnya telah dibuat konsep-konsep struktur primer
dari kedua jenis asam nukleat seperti yang kita kenal sekarang.
Penemuan-penemuan
ini telah membangun konsep-konsep biologi asam nukleat pada fondasi yang baru.
Dalam
awal tahun 1950 Chargaff mengingatkan adanya beberapa aturan dalam komposisi
DNA, terutama dalam jumlah purin dan pirimidin. Jumlah dari basa-basa amino
(adenine dan sitosin) sama dengan jumlah dari basa-basa keto (guanidine dan
timin) : jumlah dari basa adenine sama dengan timin dan basa guanidine sama
dengan basa sitosin. Pengamatan ini merupakan kunci penting dalam interpretasi
analisis kristalografi sinar – X yang dilakukan oleh Astbury, Pauling dan
Corey, serta Franklin dan Goshig. Kombinasi dari kedua set data di atas
diintepretasikan secara brilian oleh Watson dan Crick dalam bentuk struktur
double helik
2.
Pengertian Asam Nukleat
Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang
berkompleks, berbobot molekul tinggi dan tersususn atas rantai nukluetida yang
mengandung yang mengandung informasi ginetik, makromolekul merupakan rangkain
rangkaian nukleotida (rangkaian nukleotida=polinukleotida) DNA dan RNA
Asam nukleat
terdiri dari dari dua kata yang menggambarkan identitasnya. Asam karena memang
bersifat asam, dan nukleat mengisyaratkan letaknya yang berada di inti
(nukleus). Akan tetapi, pada kenyataannya selain di inti, asam nukleat juga
terdapat di sitoplasma (untuk makhluk prokariot).
Asam nukleat yang paling umum adalah Asam
deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada
semua sel hidup serta pada virus.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya
di dalam inti (nukleus) sel. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang
terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam
deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan
pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina,
dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat
ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
3.
Macam-macam Asam Nukleat
Asam nukleat terdiri dari dari dua kata yang
menggambarkan identitasnya. Asam karena memang bersifat asam, dan nukleat
mengisyaratkan letaknya yang berada di inti (nukleus). Akan tetapi, pada
kenyataannya selain di inti, asam nukleat juga terdapat di sitoplasma (untuk
makhluk prokariot).
Ada dua macam asam nukleat yaitu Asam deoksiribonukleat
atau deoksiribonucleic acid (DNA) asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA)
dilihat dari strukturnya kedua asam nukleat ini terutama terutama terletak pada
komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan
pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor
2, sehingga dinamakan gula 2 deoksiribosa
Perbedaan struktur lainya adalah pada basa N-nya. Basa N
baik DNA maupun RNA, mempunyai truktur aromatic heterosiklik (mengandung C dan
N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua
golongan yaitu Purin dan Pirimidin. Basa purin memiliki dua buah cincin
(bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu buah cincin
(monosiklik). Pada DNA dan RNA terdiri atas adenine (A) dan guanine (G), akan
tetapi pada pirimidin terdapat perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA
basa pirimidin terdiri atas sitosin (S) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin
dan sebagia gantinya terdapat urasil (U), timin berbeda dengan urasil hanya
karena adanya gugus metal pada posisi nomor 5 sehing timin dapat juga dikatakan
sebagai 5 metilurasil
Komponen nukleotida ini ada 3: pospat, gula, dan basa DNA/RNA. 
Ujung pospat dari nukleotida itu bersifat (-) sehingga
ia bersifat asam. Sementara basa-basa tersebut dibagi menjadi golongan
pirimidin dan purin.
Primidin : Cytosin (C);
Timin (T), di RNA bukan timin, melainkan Urasil (U)
Purin : Adenin (A); Guanin (G)
1.
DNA
Asam
deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic
acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun
berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti
sel.
Secara
garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik;
artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum
bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa
jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human
Immunodeficiency Virus).
DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga
komponen utama,
·
gugus fosfat
·
gula deoksiribosa
·
basa nitrogen, yang terdiri
dari:[1]
o
Adenina (A)
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).
Bersama
dengan gula ribosa adenin membentuk nukleosida yang disebut adenosina,
sementara bersama dengan deoksiribosa adenin membentuk deoksiadenosina.
Adenosina dapat berikatan dengan gugus fosfat anorganik (PO43-). Jika mengikat
satu gugus fosfat dinamakan adenosina monofosfat (AMP), dua gugus fosfat
dinamakan adenosina difosfat (ADP), dan tiga gugus fosfat dinamakan adenosina
trifosfat (ATP). ATP merupakan salah satu senyawa penting dalam metabolisme
semua organisme hidup sebagai pembawa energi kimia untuk berbagai reaksi
biokimiawi. Pada teknik PCR, deoksiadenosina trifosfat (dATP) merupakan satu
dari empat nukleotida bebas yang perlu disediakan sebelum proses dimulai.
o
Guanina (G)
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.
Secara
kimiawi, guanina dapat berada pada dua bentuk tautomer yang dinamakan
tautomerisme keto-enol.
Nama
guanina diambil dari guano karena pertama kali diisolasi dari guano (pupuk
kotoran burung).
o
Sitosina (C)
Sitosina
merupakan satu dari dua basa N pirimidina yang dimiliki DNA dan RNA. Nukleosida
ribosanya dinamakan sitidina dan nukleosida deoksiribosanya dinamakan
deoksisitidina. Sitosina berikatan dengan guanina pada DNA pilin ganda melalui
tiga ikatan hidrogen.
Sitidina
dapat membentuk nukleotida bila mengikat satu, dua, atau tiga gugus fosfat
anorganik (PO43-) membentuk CMP, CDP, dan CTP (masing-masing dinamakan sitidina
mono-, di-, atau trifosfat). CTP dapat menjadi kofaktor dalam reaksi enzimatik
biokimiawi dan mentransfer satu gugus fosfat bagi ADP untuk membentuk ATP.
Deoksisitidina trifosfat (dCTP) diperlukan dalam PCR sebagai bahan baku
sintesis DNA.
Pada
keadaan tertentu, sitosina dapat mengalami deaminasi menjadi urasil. Mutasi ini
biasanya dapat dikenali oleh enzim-enzim yang terlibat dalam reparasi DNA.
Sebagaimana pada urasil, metilasi juga dapat terjadi pada sitosin dengan
bantuan enzim DNA-metil-transferase.
o
Timina (T)
Timina
atau 5-metilurasil merupakan salah satu dari dua basa N pirimidina yang
menyusun DNA. RNA tidak memiliki timina dan, dengan sedikit perkecualian,
urasil menggantikan posisinya. Pada DNA berpilin ganda, timina akan berikatan
dengan adenina melalui dua ikatan hidrogen untuk membentuk struktur yang
stabil.
Timina
bersama dengan gula deoksiribosa membentuk nukleosida yang disebut
deoksitimidina atau timidina. Timidina dapat membentuk nukleotida apabila
mengalami fosforilasi menjadi dTMP, dTDP, atau dTTP (deoksitimidina mono-, di-,
atau trifosfat). dTTP diperlukan dalam PCR sebagai salah satu bahan baku
nukleotida.
Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga
komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai
polinukleotida.
Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang
satu unit nukleotida 3,3 Å[2]. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA
dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya,
kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida[3].
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan
gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima),
yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan
fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon
kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula
penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk
struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida
pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini
disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama,
sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA
satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan
hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa
yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari
cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina,
sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA
disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA
Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki
dua untai polinukleutida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri
atas nukletida-nukleutida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester.
Nukleutida pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu :
Gula pentosa yang disebut deoxyribose (gula ribosa yang
kehilangan atom oksigen pada atom C nomor 2)
Gugus fosfat, menyusun struktur nukleutida (nukleusida
monofosfat)
Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan
basa pirimidin (timin dan sitosin). Basa adenine dari untai yang satu akan
berpasangan dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine
dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.
Struktur DNA
(Sumber: evolution.berkeley.edu)
Nukleutida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang
menyusunnya dibedakan atas Adenosine monophosphate (AMP), Guanine monophosphate
(GMP), Cytidine monophosphate (CMP), Thymidine monophosphate (TMP) dan Uridine
monophosphate (UMP).
Struktur nukleutida dapat juga dikatakan tersusun atas
gugus fosfat dan nukleusida (gabungan antara gula pentose dan basa nitrogen).
Nukleusida-nukleusida tersebut dihubungkan dengan gugus fosfat melalui ikatan
glikosidik. Macam-macam nukleusida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang
menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C),
Thymidine (T) dan Uridine (U).
2.
RNA
Asam ribonukleat
terdiri dari dari benag panjang ribonukleotida molekul ini lebih pendek dari
DNA dan ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih banyak didalam kebanyakan sel
2.1 Macam-macam RNA
RNA
dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA
non-genetik.
v RNA genetik
RNA
genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa keterangan
genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak
memiliki DNA, misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA,
baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel.
v RNA non-genetik
RNA
non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA
jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA. Berdasarkan
letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.
1) mRNA (messenger RNA) atau ARNd (ARN duta)
mRNA
merupakan RNA yang urutan basanya komplementer (berpasangan) dengan salah satu
urutan basa rantai DNA. RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita
tunggal linier dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA
berhubungan dengan panjang pendeknya rantai polipeptida yang akan disusun.
Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu sesuai dengan urutan
kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan. mRNA bertindak
sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Adapun fungsi utama mRNA adalah
membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma.
mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan
dihancurkan dalam plasma.
2) tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)
RNA
jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam
sitoplasma. tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon
dari mRNA. Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma
yang akan disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA
yang berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon.
3) rRNA (ribosomal RNA) atau ARNr (ARN
ribosomal)
RNA ini disebut ribosomal RNA karena
terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. RNA ini berupa pita
tunggal, tidak bercabang, dan fleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA.
Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein
yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini
mencapai 30-46%.
Molekul RNA merupakan hasil instruksi DNA yang
disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA untuk selanjutnya ditransfer
keluar dari inti sel masuk ke dalam sitoplasma. Molekul RNA memiliki perbedaan
yang mendasar dengan molekul DNA, yaitu :
Gula pentosa penyusun nukleutida bukan deoxyribosa seperti
yang dimiliki DNA, tetapi berupa gula ribosa.
RNA tidak memiliki basa nitrogen jenis timin, tetapi
digantikan dengan basa urasil (U). Ketika suatu untai tunggal RNA akan
disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA, basa urasil akan dimunculkan sebagai
hasil transkripsi (penyalinan) dari basa adenine untai DNA.
Molekul RNA merupakan molekul untai tunggal
polinukleutida (single-stranded), tidak seperti DNA yang merupakan molekulk
double-stranded (untai ganda).
Table perbedaan
DNA dan RNA
|
|
DNA (Deoxyribo
Nukleat Acid)
|
RNA (Ribo Nukleat Acid)
|
|
- Letak
|
Dalam inti sel,
mitokondria, kloroplas, senriol.
|
Dalam inti sel,
sitoplasma dan ribosom.
|
|
- Bentuk
|
Polinukleotida
ganda yang terpilin panjang
|
Polinukleotida
tunggal dan pendekl
|
|
- Gula
|
Deoxyribosa
|
Ribosa
|
|
- Basanya
|
Golongan purin :
adenine dan guanine
Golongan pirimidin : cytosine dan timin
|
Golongan purin :
adenine dan guanine
Golongan
pirimidin : cytosine dan urasil
|
|
- Fungsi
|
- mengontrol sifat yang menurun
- sintesis protein
- sintesis RNA
|
- sintesis protein
|
|
- Kadarnya
|
Tidak
dipengaruhi sintesis protein.
Letak basa
nitrogen dari kedua pita ADN saling berhadapan dengan pasangan yang tetap
yaitu Adenin selalu berpasangan dengan Timin, Cytosin dengan Guanin. Kedua
pita itu diikatkan oleh ikatan hidrogen.
|
Dipengaruhi
sintesis protein.
Macam ARN :
ARN duta
ARN ribosom
ARN transfer
|
KESIMPULAN
1.
Asam nukleat adalah
makromolekul biokimia yang berkompleks, berbobot molekul tinggi dan tersususn
atas rantai nukluetida yang mengandung yang mengandung informasi ginetik,
makromolekul merupakan rangkain rangkaian nukleotida (rangkaian
nukleotida=polinukleotida) DNA dan RNA
2.
Komponen nukleotida ini ada 3:
pospat, gula, dan basa DNA/RNA.
3.
Ujung pospat dari nukleotida
itu bersifat (-) sehingga ia bersifat asam. Sementara basa-basa tersebut dibagi
menjadi golongan pirimidin dan purin.
Primidin : Cytosin
(C); Timin (T), di RNA bukan timin,
melainkan Urasil (U)
Purin : Adenin (A); Guanin (G)
4.
RNA dapat dibedakan menjadi dua
kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.
5.
Berdasarkan letak dan
fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.
DAFTAR PUSTAKA
Lehninger Albert
L,1994,Dasar-Dasar Biokimia:Erlangga
Arbianto DR.
Purwo,1993, Biokimia konsep-konsep dasar:ITB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar