ASAM NUKLEAT
PENDAHULUAN
Asam nukleat telah menjadi bahan penelitian sejak senyawa ini dapat diisolasi, terdapat dua jenis asam nukleat yakni asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA), asam nukleat terdapat dalam sel dan berperan dalam biosintesis protein. Molekul asam nukleat membentuk polimer seperti halnya protein, hanya monomernya adalah nukleotida bukan asam amino. Untuk itu diharapkan setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa dapat :
- Menjelaskan pengertian asam nukleat.
- Menerangkan struktur nukleotida dan nukleosida.
- Menerangkan cara isolasi asam nukleat.
- Menjelaskan struktur asam deoksiribonukleat.
- Menjelaskan struktur asam ribonukleat.
- Tinjauan Pustaka
DNA merupakan makromolekul berupa benang sangat panjang yang terbentuk dari sejumlah besar deoksiribonukleotida, yang masing-masing tersusun dari satu basa, satu gula, dan satu gugus fosfat. Basa pada molekul DNA membawa informasi genetik, sedangkan gula dan gugus fosfat mempunyai peranan struktural.
Gambar 6.1. Struktur ADP dan ATP
- Gula
DNA merupakan polimer unit-unit deoksiribonukleotida. Suatu molekul terdiri dari sebuah basa nitrogen, sebuah gula dan satu atau lebih gugus fosfat (gambar 6.2). Gula dalam deoksiribonukleotida merupakan deoksiribosa. Awalan deoksi menunjukkan bahwa gula ini kekurangan satu atom oksigen yang ada pada ribosa, senyawa induknya.
Gambar 6.2. Gula pentosa, Deoksiribosa dan Ribosa
Basa Nitrogen merupakan derivat purin dan pirimidin, purin dalam DNA adalah adenin (A) dan guanin (G) dan pirimidinnya adalah timin (T) dan sitosin (S) (gambar 6.3).
Gambar 6.3. Basa Purin dan Pirimidin
- Nukleosida dan Nukleotida
Sebuah nukleosida terdiri dari basa purin dan pirimidin yang berikatan dengan gula. Keempat unit nukleosida dalam DNA disebut deoksiadenosin, deoksi guanosin, deoksitimidin, dan deoksitidin.
Dalam sebuah deoksiribonukleosida (gambar 6.4), N-9 dalam purin atau N-1 dalam pirimidin terikat pada C-1 deoksiribosa. Konfigurasi ikatan N-glikosida ni adalah ikatan β (basanya terletak di atas bidang gulanya).
Suatu nukleotida merupakan suatu ester fosfat dari suatu nukleosida. Tempat esterifikasi yang paling umum dalam nukleotida yang terdapat secara alamiah adalah gugus hidroksil C-5 pada gula. Senyawa seperti ini disebut nukleosida 5-fosfat atau 5-nukleotida. Misalnya dATP (gambar 6.4), merupakan prekursor yang diaktifkan pada sintesis DNA; nukleotida ini diaktifkan kalau ada dua ikatan fosfoanhidra dalam unit trifosfatnya. Bilangan dengan tanda menunjukkan atom pada gula, sedangkan bilangan tanpa tanda menunjukkan atom pada cincin purin atau pirimidin. Awalan d dalam dATP menunjukkan bahwa gulanya berupa deoksiribosa untuk membedakan senyawa ini dari ATP gula dalam bentuk ribose.
Gambar 6.4. Nukleosida dan Nukleotida
- Struktur DNA dan RNA
Tulang punggung DNA, yang bersifat tetap disepanjang molekul , terdiri dari deoksiribosa yang berikatan dengan gugus-gugus fosfat, khususnya 3-hidroksil pada bagian gula sebuah deoksiribonukleotida dihubungkan pada 5-hidroksil gula yang berdekatan melalui jembatan fosfidiester. Bagian yang bervariasi pada DNA adalah urutan keempat macam basa (A,G, C, dan T). Unit-unit nukleotida tersebut dinamakan deoksiadenilat, deoksiguanilat, deoksisitidilat, dan deoksitimidilat (gambar 6.5)
Gambar 6.5. Struktur DNA dan RNA
- Dobel Helix DNA
Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick menggambarkan struktur tiga dimensi DNA dan menyimpulkan mekanisme replikasinya. Watson dan Crick melakukan analisis gambaran difraksi sinar-X serat-serat DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins dan menetapkan suatu model struktural yang pada dasarnya dapat dibuktikan.
Ciri-ciri model DNA adalah ;
- Dua rantai heliks polinukleotida melingkar menglilingi satu sumbu. Kedua rantai mempunyai arah yang berlawanan.
- Basa purin dan pirimidin terdapat di bagian heliks, sedangkan unit-unit fosfat dan deoksiribosa terdapat dibagian luar.
- Diameter heliks adalah 20 A. Jarak antara basa yang bersebelahan ialah 3,4 A pada poros heliks dengan sudut rotasi sebesar 360. Dengan demikian, perputaran heliks berulang setelah 10 residu pada setiap rantai, yakni pada interval 34 A.
- Kedua rantai saling berhubungan melalui ikatan hidrogen antara pasangan-pasangan basa. Adenin selalu berpasangan dengan timin, guanin selalu berpasangan dengan sitosin
Gambar 6.6. Dobel Heliks
- Struktur RNA
RNA digolongkan menjadi tiga macam yakni RNA transfer (tRNA), RNA ribosom (rRNA) dan RNA kurir (mRNA) yang masing-masing mempunyai komposisi basa dan berat molekul yang khas dan terdiri dari rantai poliribonukleotida tunggal (gambar 6.5 dan gambar 6.7).
Gambar 6.7. Struktur α-helix RNA
RNA kurir (mRNA) terdiri dari basa A, G, S, dan U, dan disitensis di dalam inti sel dalam proses transkripsi yakni proses penurunan urutan basa dari salah satu untaian DNA pada kromosom dengan perantara enzim menjadi bentuk rantai tunggal mRNA. Basa mRNA yang terjadim ini merupakan komplemen urutan basa dalam DNA tersebut.
Setelah proses transkripsi, mRNA keluar dari inti sel bergerak ke ribosom, dan bersama-sama dengan ribosom memulai proses biosintesisi polipeptida, urutan triplet nukleotida adalah kodon yang terdapat sepanjang rantai mRNA yang menentukan urutan residu asam amino yang membentuk rantai polipeptida.
tRNA berfungsi sebagai pembawa asam amino spesifik dalam proses biosintesis protein pada ribosom.
Dalam proses biosintesis protein, gugus amino akan dibawa ke ribosom dan dipindahkan ke rantai polipeptida yang sedang bertumbuh dalam proses pemanjangannya. rRNA membentuk 65 % berat ribosom.
RANGKUMAN
Asam nukleat terdiri dari campuran basa nitrogen, gula pentosa (deoksiribosa untuk deoksiribonukleat dan ribosa untuk ribonukleat). Terdapat dua jeni basa nitrogen yakni purin (guanin dan adenin) dan pirimidin (timin dan sitosin dalam DNA; urasil dan sitosin untuk RNA).
Dalam struktur asam nukleat, pirimidin atau purin berikatan dengan gula yang menghasilkan nukleosida. Nukleosida pada purin membentuk ikatan β-glikosida dari N-9 basa sampai C-1 gula, sedangkan pada pirimidin ikatannya ialah dari N-1 basa sampai C-1 gula.
Nikleotida adalah ester asam fosfat dari nukleosida, dengan adanya fosfat pada posisi C-5. Nukleotida mengandung gula deoksiribosa yakni deoksiribonukleotida dan nukleotida yang mempunyai ribosa disebut ribonukleotida.
Semua nukleotida yang umum juga terdapat sebagai 5-difosfat (mempunyai dua fosfat) dan 5-trifosfat (mempunyai tiga fosfat).
Baik DNA dan RNA merupakan polinukleotida yakni polimer yang mengandung nukleotida sebagai unit berulang. Ikatan antara nukleotida melalui ikatan fosfodiester antara C-3 dari suatu nukleotida dengan posisi 5 dari nukleotida lainnya. Ikatan ini akan berulang sehingga menjadi struktur yang besar.
Struktur DNA
DNA adalah suatu molekul rangkap di mana dua rantai polinukleotida saling berikatan satu sama lain melalui pasangan basa purin dan pirimidin. Adenin dalam suatu rantai membentuk ikatan hydrogen dengan timin dalam untaian lainnya dan guanine berpasangan dengan sitosin dalam untaian lainnya. Kedua rantai ini dikatakan dalam keadaan komplementer.
Struktur RNA
RNA terdiri dari rantai poliribonukleotida dengan susunan basa yang biasanya adalah adenine, guanine, urasil dan sitosin. RNA berada dalam inti sel dan sitoplasma. RNA terdapat dalam beberapa bentuk seperti lekukan tangkai atai jepit rambut yang mempunyai peranan fungsional yang penting.
RNA digolongkan menjadi tiga macam yakni RNA transfer (tRNA), RNA ribosom (rRNA) dan RNA kurir (mRNA). Ikatan fofsfodiester RNA dapat dilihat pada gambar berikut ini.
DAFTAR PUSTAKA
Campbell, P.N., A.D. Smith. 1982. Biochemistry Illustrated. Wilture Enterprises. Hong Kong.
Girindra, A. 1986. Biokimia 1. Gramedia. Jakarta.
Kay, E.R.M. 1966. Biochemistry : An Introduction to Dynamic Biology. Collier-Macmillan.Canada.
Kuchel, P., G. B. Ralston. 2006. Biokimia. Schaum. Terjemahan. Erlangga. Jakarta.
Lehninger, A..L., et al. 1997. Principles of Biochemistry. 2nd .Worth Publisher. New York.
Ngili, Yohanis. 2009. Biokimia : Struktur dan Fungsi Biomolekul. Graha Ilmu. Yogyakarta.
Nur, M. A. 1990. Konsep Modern Biokimia I. PAU-Ilmu Hayat IPB. Bogor.
Poedjiadi, A., F.M. T. Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press. Jakaerta.
Stryer, L. 2000. Biokimia. Vol 2. Edisi 4. Penerbit Buku Kedokteran EGC. Jakarta.
Wirahadikusumah, M. 1981. Biokimia : Proteina, Enzima & Asam Nukleat. ITB. Bandung.
SENARAI
Asam Nukleat : terdiri dari DNA dan RNA
