ASAM NUKLEAT
Oleh:
Kelompok III
Aswdi syahrul
Reski cahyanti
Herman
Jusman
Fatimah
Sukmiati
Sekolah Tinggi Keguruan Dan Ilmu PendidikanMuhammadiyah
Bulukumba 2013
KATA
PENGANTAR
Assalamu
alaikum wr.wb
Puji dan
syukur kita panjatkan atas kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan
rahmatnya makalah Asam Nukleat dapat
kami selesaikan sebaimana yang telah di amanahkan oleh dosen pembimbing.
Shalawat
dan salam tak lupa pula kita kirimkan kepada Nabi Muhammad SAW, Nabi yang telah
memperjuangkan kebenaran dari Allah SWT, berupa kebenaran duniwi dan akhirat.
Makalah ini
kami susun berdasarkan dengan amanah dari dosen pembimbing yaitu mengenai Asam Nukleat, yang mencangkup pengertian,
macam-macam dan sifat-sifat kimia asam nukleat serta beberapa poin lainnya.
Kami
ucapkan banyak terimah kasih pada semua pihak yang membantu proses penyelesaian
makalah kami, mohon maaf jiks ada kesalahan karena sesungguhnya kami hanyalah
manusia biasa.
Wassalamu
alaikum wr. Wb.
BULUKUMBA ,
April 2013 Penulis
KATA PENGANTAR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 1
B. Rumusan
Masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 2
C. Tujuan. . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 2
D. Manfaat. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 2
Bab Ii
Pembahasan
A. Pengertian
Asam Nukleat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
B. Maccam-Maccam
Asam Nukleat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
C. Nukleosida
dan nukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
D. Ikatan
fosfodiester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 11
E. Sekuens
asam nukleat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 1
F. Sifat-sifat
Fisika-Kimia Asam Nukleat. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 G. Sifat-sifat Spektroskopik-Termal Asam Nukleat. . . . . . . . . 15
BAB II PENUTUP A. KESIMPULAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
B. SARAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
DAFTAR PUSTAKAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Asam nukleat merupakan pengemban kode genetik dalam
sistem kehidupan. Karena informasi yang terkandung dalam asam-asam nukleat itu,
suatu organisme mampu membiosintesis tipe protein yang berlainan (rambut,
kulit, otot, enzim dan sebagainya) dan memproduksi lebih banyak organisme dari
jenisnya sendiri. Asam nukleat merupakan suatu polimer yang terdiri dari banyak
molekul nukleotida. Ada dua macam asam nukleat, yaitu DNA dan RNA. DNA terutama
dijumpai dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat
mereproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru
untuk reproduksi organisme itu, dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel
mengarahkan sintesis molekul RNA. Satu tipe RNA yakni RNA pesuruh (mRNA)
meninggalkan inti sel dan mengarahkan biosintesis dari berbagai tipe protein
dalam organisme itu sesuai dengan kode DNAnya.
B. Rumusan
Masalah
Ø Apa yang dimaksud dengan asam
nukleat ?
Ø Berapa macam asam nukleat pada tubuh
manusia?
Ø apa yang dimaksud Nukleosida dan nukleotida ?
Ø apakah Ikatan fosfodiester itu ?
Ø apakah
Sekuens asam nukleat ?
Ø Sifat-sifat
Fisika-Kimia Asam Nukleat
Ø Sifat-sifat
Spektroskopik-Termal Asam Nukleat ?
C. Tujuan
Ø Mengetahui apa yang dimaksud dengan
asam nukleat
Ø Memehanmi macam-macam asam nukleat
dalam tubuh, baik dari DNA dan RNA.
Ø Mengetahui apa yang dimaksud Nukleosida dan nukleotida.
Ø Memahami ikatan fosfodiester.
Ø Memahami Sekuens asam nukleat.
Ø Memahami Sifat-sifat Fisika-Kimia dan Spektroskopik-Termal Asam Nukleat.
C.
Manfaat
Berdasarkan dengan tujuan di atas,
di berharapkan makalah ini dapat manambah pengetahuan mahasiswa seputar asam
nukleat serta pembagiannya baik dari DNA maupun RNA.
PEMBAHASAN
A.
Pengertian Asam Nukleat
Asam
nukleat ( 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) 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. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari
tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. 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: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
B.
macam-macam Asam Nukleat
Asam
nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting
dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam
nukleat sering dinamakan juga polinukleotida
karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap
nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa,
dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N).
Ada dua
macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic
acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid
(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam
nukleat ini 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 lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada
DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatik heterosiklik
(mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin
dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik),
sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA,
dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G).
Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA
basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA
tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U). Timin berbeda
dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga
timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil. Adapun komponen dari asam
nukleat adalah Gugus Fosfat, Gula Pentosa dan Basa N. Di antara ketiga komponen
monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan
terjadinya variasi. Pada kenyataannya memang urutan (sekuens) basa N pada suatu
molekul asam nukleat merupakan penentu bagi spesifisitasnya. Dengan perkataan
lain, identifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya
sehingga secara skema kita bisa menggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya
dengan menuliskan urutan basanya saja.
Asam nukleat dinamai demikian karena keberadaan umumnya
di dalam inti (nukleus) sel. Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu
sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat. 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: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.
Pemahaman dari asam nukleat sangat bermanfaat dalam
mendasari pemahaman biokimia terutama dalam hal genetika. Asam nukleat
tersusun dari lebih dari satu nukleotida. Nukleotida merupakan ikatan ester
antara nekleosida dengan fosfat.
Sedangkan nukleosida sendiri merupakan ikatan
beta-N-glikosidik, dimana purin dan pirimidin memiliki ikatan gula dengan
nitrogen. Dengan kata lain nukleosida merupakan nukleotida yang tidak
terphosporilasi (tidak berikatan dengan phosphat).
Secara awam, nukleosida merupakan ikatan antara gula dan basa nitrogen.
Pada ADP maupun ATP phospat saling berikatan dengan ikatan anhidrid asam.
Secara awam, nukleosida merupakan ikatan antara gula dan basa nitrogen.
Pada ADP maupun ATP phospat saling berikatan dengan ikatan anhidrid asam.
Gula terbagi menjadi dua tipe yaitu ribonukloesida dan
dioksi ribonukleosida. Pada ribonukleosida, ikatan nitrogen terjadi di
D-ribosa, sedangkan pada dioksiribonukleosida, ikatan N terjadi di
2-deoksi-D-ribosa.
Basa nitrogen
dalam asam nukleat terdiri dari macam yaitu basa purin dan basa pirimidin. Basa purin
memiliki adenin dan guanin. Sedangkan basa pirimidin memiliki sitosin, timin
(pada DNA), dan Urasil (pada RNA).
Ø DNA
DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus
fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. 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[1]. 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.
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 adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), dan timin (T). Adenin berikatan hidrogen dengan timin, sedangkan
guanin berikatan dengan sitosin.
a). Struktur tangga berpilin (double
helix) DNA
Dua orang ilmuwan, J.D.Watson dan F.H.C.Crick, mengajukan
model struktur molekul DNA yang hingga kini sangat diyakini kebenarannya dan
dijadikan dasar dalam berbagai teknik yang berkaitan dengan manipulasi DNA.
Model tersebut dikenal sebagai tangga berplilin (double helix).
Secara alami DNA pada umumnya mempunyai struktur molekul tangga berpilin ini.
Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA
sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan
arah pilinan ke kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai
menghadap ke arah luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam
sumbu pilinan dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan – pasangan basa
antara kedua rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan berpasangan
dengan basa T pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C.
Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah
(nonkovalen). Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua,
sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya
ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu
sama lain dan saling komplementer. Artinya, begitu sekuens basa pada
salah satu rantai diketahui, maka sekuens pada rantai yang lainnya dapat
ditentukan.
Oleh
karena basa bisiklik selalu berpasangan dengan basa monosiklik, maka jarak
antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan selalu tetap.
Dengan perkataan lain, kedua rantai tersebut sejajar. Akan tetapi, jika rantai
yang satu dibaca dari arah 5’ ke 3’, maka rantai pasangannya dibaca dari arah
3’ ke 5’. Jadi, kedua rantai tersebut sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel).
b). Fungsi
DNA sebagai Materi Genetik
DNA
sebagai materi genetik pada sebagian besar organisme harus dapat menjalankan
tiga macam fungsi pokok berikut ini.
DNA harus
mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat dapat meneruskan informasi
tersebut dari tetua kepada keturunannya, dari generasi ke generasi. Fungsi ini
merupakan fungsi genotipik, yang dilaksanakan melalui replikasi. Inilah materi
yang akan dibahas di dalam bab ini.
DNA harus
mengatur perkembangan fenotipe organisme. Artinya, materi genetik harus
mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai dari zigot hingga
individu dewasa. Fungsi ini merupakan fungsi fenotipik, yang dilaksanakan
melalui ekspresi gen (Bab V hingga Bab VII).
DNA
sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga organisme yang
bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah.
Tanpa perubahan semacam ini, evolusi tidak akan pernah berlangsung. Fungsi ini
merupakan fungsi evolusioner, yang dilaksanakan melalui peristiwa mutasi (Bab
VIII).
c). Prinsip
Dasar Transkripsi
Telah
dijelaskan sebelumnya fungsi dasar kedua yang harus dijalankan oleh DNA sebagai
materi genetik adalah fungsi fenotipik. Artinya, DNA harus mampu mengatur
pertumbuhan dan diferensiasi individu organisme sehingga dihasilkan suatu
fenotipe tertentu. Fungsi ini dilaksanakan melalui ekspresi gen, yang tahap
pertamanya adalah proses transkripsi, yaitu perubahan urutan basa molekul DNA
menjadi urutan basa molekul RNA. Dengan perkataan lain, transkripsi merupakan
proses sintesis RNA menggunakan salah satu untai molekul DNA sebagai cetakan
(templat)nya.
Transkripsi
mempunyai ciri-ciri kimiawi yang serupa dengan sintesis/replikasi DNA, yaitu
Adanya
sumber basa nitrogen berupa nukleosida trifosfat. Bedanya dengan sumber
basa untuk sintesis DNA hanyalah pada molekul gula pentosanya yang tidak berupa
deoksiribosa tetapi ribosa dan tidak adanya basa timin tetapi digantikan
oleh urasil. Jadi, keempat nukleosida trifosfat yang diperlukan adalah
adenosin trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sitidin trifosfat (CTP),
dan uridin trifosfat (UTP).
Adanya
untai molekul DNA sebagai cetakan. Dalam hal ini hanya salah satu di antara
kedua untai DNA yang akan berfungsi sebagai cetakan bagi sintesis molekul RNA.
Untai DNA ini mempunyai urutan basa yang komplementer dengan urutan basa RNA
hasil transkripsinya, dan disebut sebagai pita antisens. Sementara itu,
untai DNA pasangannya, yang mempunyai urutan basa sama dengan urutan basa RNA,
disebut sebagai pita sens. Meskipun demikian, sebenarnya transkripsi
pada umumnya tidak terjadi pada urutan basa di sepanjang salah satu untai DNA.
Jadi, bisa saja urutan basa yang ditranskripsi terdapat berselang-seling di
antara kedua untai DNA.
Sintesis berlangsung dengan arah 5’→
3’ seperti halnya arah sintesis DNA.
Gugus 3’-
OH pada suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 5’- trifosfat pada nukleotida
berikutnya menghasilkan ikatan fosofodiester dengan membebaskan dua atom
pirofosfat anorganik (PPi). Reaksi ini jelas sama dengan reaksi polimerisasi
DNA. Hanya saja enzim yang bekerja bukannya DNA polimerase, melainkan RNA
polimerase. Perbedaan yang sangat nyata di antara kedua enzim ini terletak
pada kemampuan enzim RNA polimerase untuk melakukan inisiasi sintesis RNA tanpa
adanya molekul primer.
Secara
garis besar transkripsi berlangsung dalam empat tahap, yaitu pengenalan
promoter, inisiasi, elongasi, dan teminasi. Masing-masing tahap akan dijelaskan
secara singkat sebagai berikut.
Ø RNA
Asam
ribonukleat (bahasa Inggris:ribonucleic acid, RNA) senyawa yang merupakan bahan genetik dan memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan
ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk
protein.
Struktur
dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus
fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer
tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida
dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan
RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa
nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin,
sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain
itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi
bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
a). Tipe RNA
RNA hadir
di alam dalam berbagai macam/tipe. Sebagai bahan genetik, RNA berwujud sepasang
pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik mengajarkan adanya tiga tipe RNA yang terlibat dalam
proses sintesis protein:
Struktur
mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA
dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur
molekul RNA tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing
Pada akhir
abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai macam
bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan ekspresi
genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam "peredaman gen" atau gene
silencing dan small-interfering RNA (siRNA) yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus
b). Fungsi RNA
Pada
sekelompok virus (misalnya bakteriofag), RNA merupakan bahan genetik. Ia
berfungsi sebagai penyimpan informasi genetik, sebagaimana DNA pada organisme
hidup lain. Ketika virus ini menyerang sel hidup, RNA yang dibawanya masuk ke
sitoplasma sel korban, yang kemudian ditranslasi oleh sel inang untuk menghasilkan
virus-virus baru.
Namun
demikian, 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.
Penelitian
mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal
proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik
universal sebelum organisme hidup memakai DNA.
Tidak
seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai tunggal sehingga tidak
memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi struktur juga terjadi
akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai tunggal itu sendiri
(intramolekuler).
Dengan
adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga macam RNA, yaitu RNA
duta atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah atau transfer
RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan
sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai
struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA tersebut
berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing.
C. Nukleosida dan nukleotida
Penomoran
posisi atom C pada cincin gula dilakukan menggunakan tanda aksen (1’, 2’, dan
seterusnya), sekedar untuk membedakannya dengan penomoran posisi pada cincin
basa. Posisi 1’ pada gula akan berikatan dengan posisi 9 (N-9) pada basa
purin atau posisi 1 (N-1) pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidik
atau glikosilik . Kompleks gula-basa ini dinamakan nukleosida.
Di atas
telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa
nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat, sebuah gula
pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida pada asam
nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertian
nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih
gugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah
nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.
Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA,
maka nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu
pula, nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosin
monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula
pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo) nukleosidanya
terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin, dan deoksitimidin.
D. Ikatan
fosfodiester
Selain
ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N, pada asam
nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan
antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil
pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan
fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester.
Oleh
karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotida dengan gula
pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus menghubungkan kedua
nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian, akan terbentuk suatu
rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya satu sama lain
dihubungkan oleh ikatan fosfodiester.
Kecuali
yang berbentuk sirkuler, seperti halnya pada kromosom dan plasmid bakteri,
rantai polinukleotida memiliki dua ujung. Salah satu ujungnya berupa gugus
fosfat yang terikat pada posisi 5’ gula pentosa. Oleh karena itu, ujung ini
dinamakan ujung P atau ujung 5’. Ujung yang lainnya berupa gugus
hidroksil yang terikat pada posisi 3’ gula pentosa sehingga ujung ini dinamakan
ujung OH atau ujung 3’. Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan
rantai polinukleotida linier mempunyai arah tertentu.
Pada pH
netral adanya gugus fosfat akan menyebabkan asam nukleat bermuatan negatif.
Inilah alasan pemberian nama ’asam’ kepada molekul polinukleotida meskipun di
dalamnya juga terdapat banyak basa N. Kenyataannya, asam nukleat memang
merupakan anion asam kuat atau merupakan polimer yang sangat bermuatan negatif.
E. Sekuens
asam nukleat
Telah
dikatakan di atas bahwa urutan basa N akan menentukan spesifisitas suatu
molekul asam nukleat sehingga biasanya kita menggambarkan suatu molekul asam
nukleat cukup dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja. Selanjutnya,
dalam penulisan sekuens asam nukleat ada kebiasaan untuk menempatkan ujung 5’
di sebelah kiri atau ujung 3’ di sebelah kanan. Sebagai contoh, suatu sekuens
DNA dapat dituliskan 5’-ATGACCTGAAAC-3’ atau suatu sekuens RNA dituliskan
5’-GGUCUGAAUG-3’.
Jadi,
spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya, juga
harus dilihat dari arah pembacaannya. Dua asam nukleat yang memiliki sekuens
sama tidak berarti keduanya sama jika pembacaan sekuens tersebut dilakukan dari
arah yang berlawanan (yang satu 5’→ 3’, sedangkan yang lain 3’→ 5’).
.
F. Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam
Nukleat
Di
bawah ini akan dibicarakan sekilas beberapa sifat fisika-kimia asam nukleat.
Sifat-sifat tersebut adalah stabilitas asam nukleat, pengaruh asam, pengaruh
alkali, denaturasi kimia, viskositas, dan kerapatan apung.
1. Stabilitas asam nukleat
Ketika
kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder
RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanya
ikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya
tidaklah demikian. Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan
sama kuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA
berada dalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak
berpengaruh terhadap stabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar
menentukan spesifitas perpasangan basa.
Penentu
stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan (stacking
interactions) antara pasangan-pasangan basa. Permukaan basa yang
bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela
perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.
2. Pengaruh asam
Di dalam
asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari
100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi
komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya
ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam
nukleat dikatakan bersifat apurinik.
3. Pengaruh alkali
Pengaruh
alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status
tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan
struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut
kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan
terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA
mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH
netral sekalipun, RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan
dengan DNA karena adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
4. Denaturasi kimia
Sejumlah
bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral.
Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan
formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi,
senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas
struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami
denaturasi.
5. Viskositas
DNA
kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karena
diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapa
sentimeter. Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain
itu, DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan
mempunyai viskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi
sangat rentan terhadap fragmentasi fisik. Hal ini menimbulkan masalah
tersendiri ketika kita hendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
6. Kerapatan apung
Analisis
dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung (bouyant
density)-nya. Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat
molekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang
sama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika larutan
ini disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang
pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien kerapatan.
Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien yang sesuai
dengan kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam
tingkat kerapatan (equilibrium density gradient centrifugation) atau
sentrifugasi isopiknik.
Oleh
karena dengan teknik sentrifugasi tersebut pelet RNA akan berada di dasar
tabung dan protein akan mengapung, maka DNA dapat dimurnikan baik dari RNA
maupun dari protein. Selain itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluan
analisis DNA karena kerapatan apung DNA (ρ) merupakan fungsi linier bagi
kandungan GC-nya. Dalam hal ini, ρ = 1,66 + 0,098% (G + C).
G. Sifat-sifat Spektroskopik-Termal
Asam Nukleat
Sifat
spektroskopik-termal asam nukleat meliputi kemampuan absorpsi sinar UV,
hipokromisitas, penghitungan konsentrasi asam nukleat, penentuan kemurnian DNA,
serta denaturasi termal dan renaturasi asam nukleat. Masing-masing akan
dibicarakan sekilas berikut ini.
1. Absorpsi UV
Asam
nukleat dapat mengabsorpsi sinar UV karena adanya basa nitrogen yang bersifat aromatik;
fosfat dan gula tidak memberikan kontribusi dalam absorpsi UV. Panjang
gelombang untuk absorpsi maksimum baik oleh DNA maupun RNA adalah 260 nm atau
dikatakan λmaks = 260 nm. Nilai ini jelas sangat berbeda dengan
nilai untuk protein yang mempunyai λmaks = 280 nm. Sifat-sifat
absorpsi asam nukleat dapat digunakan untuk deteksi, kuantifikasi, dan
perkiraan kemurniannya.
2. Hipokromisitas
Meskipun λmaks
untuk DNA dan RNA konstan, ternyata ada perbedaan nilai yang bergantung kepada
lingkungan di sekitar basa berada. Dalam hal ini, absorbansi pada λ 260 nm (A260)
memperlihatkan variasi di antara basa-basa pada kondisi yang berbeda. Nilai
tertinggi terlihat pada nukleotida yang diisolasi, nilai sedang diperoleh pada
molekul DNA rantai tunggal (ssDNA) atau RNA, dan nilai terendah dijumpai pada
DNA rantai ganda (dsDNA). Efek ini disebabkan oleh pengikatan basa di dalam
lingkungan hidrofobik. Istilah klasik untuk menyatakan perbedaan nilai
absorbansi tersebut adalah hipokromisitas. Molekul dsDNA dikatakan relatif
hipokromik (kurang berwarna) bila dibandingkan dengan ssDNA. Sebaliknya, ssDNA
dikatakan hiperkromik terhadap dsDNA.
3. Penghitungan konsentrasi asam nukleat
Konsentrasi
DNA dihitung atas dasar nilai A260-nya. Molekul dsDNA dengan
konsentrasi 1mg/ml mempunyai A260 sebesar 20, sedangkan
konsentrasi yang sama untuk molekul ssDNA atau RNA mempunyai A260 lebih
kurang sebesar 25. Nilai A260 untuk ssDNA dan RNA hanya
merupakan perkiraan karena kandungan basa purin dan pirimidin pada kedua
molekul tersebut tidak selalu sama, dan nilai A260 purin
tidak sama dengan nilai A260 pirimidin. Pada dsDNA, yang
selalu mempunyai kandungan purin dan pirimidin sama, nilai A260 -nya
sudah pasti.
4. Kemurnian asam nukleat
Tingkat
kemurnian asam nukleat dapat diestimasi melalui penentuan nisbah A260
terhadap A280. Molekul dsDNA murni mempunyai nisbah A260
/A280 sebesar 1,8. Sementara itu, RNA murni mempunyai
nisbah A260 /A280 sekitar 2,0. Protein,
dengan λmaks = 280 nm, tentu saja mempunyai nisbah A260 /A280
kurang dari 1,0. Oleh karena itu, suatu sampel DNA yang memperlihatkan
nilai A260 /A280 lebih dari 1,8 dikatakan
terkontaminasi oleh RNA. Sebaliknya, suatu sampel DNA yang memperlihatkan nilai
A260 /A280 kurang dari 1,8 dikatakan
terkontaminasi oleh protein.
5. Denaturasi termal dan renaturasi
Di atas
telah disinggung bahwa beberapa senyawa kimia tertentu dapat menyebabkan
terjadinya denaturasi asam nukleat. Ternyata, panas juga dapat menyebabkan
denaturasi asam nukleat. Proses denaturasi ini dapat diikuti melalui pengamatan
nilai absorbansi yang meningkat karena molekul rantai ganda (pada dsDNA dan
sebagian daerah pada RNA) akan berubah menjadi molekul rantai tunggal.
Denaturasi
termal pada DNA dan RNA ternyata sangat berbeda. Pada RNA denaturasi berlangsung
perlahan dan bersifat acak karena bagian rantai ganda yang pendek akan
terdenaturasi lebih dahulu daripada bagian rantai ganda yang panjang. Tidaklah
demikian halnya pada DNA. Denaturasi terjadi sangat cepat dan bersifat
koperatif karena denaturasi pada kedua ujung molekul dan pada daerah kaya AT
akan mendestabilisasi daerah-daerah di sekitarnya.
Suhu
ketika molekul asam nukleat mulai mengalami denaturasi dinamakan titik leleh
atau melting temperature (Tm). Nilai Tm
merupakan fungsi kandungan GC sampel DNA, dan berkisar dari 80 ºC hingga 100ºC
untuk molekul-molekul DNA yang panjang.
DNA yang
mengalami denaturasi termal dapat dipulihkan (direnaturasi) dengan cara
didinginkan. Laju pendinginan berpengaruh terhadap hasil renaturasi yang
diperoleh. Pendinginan yang berlangsung cepat hanya memungkinkan renaturasi
pada beberapa bagian/daerah tertentu. Sebaliknya, pendinginan yang dilakukan
perlahan-lahan dapat mengembalikan seluruh molekul DNA ke bentuk rantai ganda
seperti semula. Renaturasi yang terjadi antara daerah komplementer dari dua
rantai asam nukleat yang berbeda dinamakan hibridisasi.
6. Superkoiling DNA
Banyak
molekul dsDNA berada dalam bentuk sirkuler tertutup atau closed-circular
(CC), misalnya DNA plasmid dan kromosom bakteri serta DNA berbagai virus.
Artinya, kedua rantai membentuk lingkaran dan satu sama lain dihubungkan sesuai
dengan banyaknya putaran heliks (Lk) di dalam molekul DNA
tersebut.
Sejumlah
sifat muncul dari kondisi sirkuler DNA. Cara yang baik untuk membayangkannya
adalah menganggap struktur tangga berpilin DNA seperti gelang karet dengan
suatu garis yang ditarik di sepanjang gelang tersebut. Jika kita membayangkan
suatu pilinan pada gelang, maka deformasi yang terbentuk akan terkunci ke dalam
sistem pilinan tersebut. Deformasi inilah yang disebut sebagai superkoiling.
7. Interkalator
Geometri
suatu molekul yang mengalami superkoiling dapat berubah akibat beberapa faktor
yang mempengaruhi pilinan internalnya. Sebagai contoh, peningkatan suhu dapat
menurunkan jumlah pilinan, atau sebaliknya, peningkatan kekuatan ionik dapat
menambah jumlah pilinan. Salah satu faktor yang penting adalah keberadaan
interkalator seperti etidium bromid (EtBr). Molekul ini merupakan
senyawa aromatik polisiklik bermuatan positif yang menyisip di antara
pasangan-pasangan basa. Dengan adanya EtBr molekul DNA dapat divisualisasikan
menggunakan paparan sinar UV.
BAB
II
PENUTUP
A
. KESIMPULAN
Asam nukleat ( nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik yang terdiri dari DNA dan RNA yang
mengandung komonem-komponem yang mempunyai fungsi yang berbeda-beda dan
merupakan unsur utama penyususun mahluk hidup.
B. SARAN
Asaam
nukleat merupakan unsure penting dalam tubuh mahluk hiidiup, oleh karena itu
hal ini perlu kita ketahui dan pahami, sehingga kita mampu mengatasi hal-hal
yang dapat mehgontroll keberadaan asam nukleat dalam tubuh, jadi akan lebih
bauk jika kita mempelajari dan memahaminya.
DAFTAR
PUSTAKA
Harry. 2008. Sedikit Tentang Asam Nukleat. (On-Line). http://Harry-Neurologist.Blog.Friendster.Com/ . [7 Juli 2009]
Pustekom. 2005. Dari Berbagai Tingkat Organisasi Kehidupan.
(On-Line) http://www.e-dukasi.net/mol/mo_full.php?moid=75&fname=molekul.htm. .[7 Juli 2009]
Timothy Paustian. 2001. Nucleic Acid. (On-Line). http://lecturer.ukdw.ac.id/dhira/BacterialStructure/NucleicAcids.html. [8 Juli 2009]
Wahidin. 2008. Asam nukleat.
(On-Line) http://makalahkumakalahmu.wordpress.com/2008/11/07/asam-nukleat/.
[7 Juli 2009]
_____. ___. Asam Nukleat.
(On-Line).http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/. [8 Juli 2009].
____. ____. Nukleotida. (On-Line). http://www.wyethindonesia.com/Nukleotida.html.
[7 Juli 2009]
_____. 2007. Asam Ribonukleat. (On-Line). http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_ribonukleat.
[8 Juli 2009]
_____. 2007. Asam Nukleat. (On-Line). http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_nukleat.
[8 Juli 2009]
_______. 2007. Nukleotida. (On-Line).
http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_ribonukleat. [8 Juli 2009]
Merkur Futur Review | Best Merkur Futur Online
BalasHapusMerkur Futur Online Review. Merkur Futur is one of the best new safety razors with a bright, distinctive and balanced febcasino look. Rating: 메리트 카지노 쿠폰 4 · งานออนไลน์ Review by TheoHowie