BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Asam nukleat
merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam
kehidupan organisme karena di dalamnya terdapat informasi genetik. Mengapa dinamakan asam nukleat
karena keberadaan umumnya didalam inti sel (nukleus). Asam nukleat disebut juga polinukleotida karena
tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya.
Setiap nukleotida
mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa
N). Asam nukleat terdiri dari Asam deoksiribonukleat (DNA)
dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada
semua sel hidup serta pada virus.
B. Rumusan
Masalah
1. Mengenai pengertian asam nukleat ?
2. Struktur
DNA dan RNA serta perbedaannya ?
3. Proses replikasi DNA ?
4. Sifat-sifat asam nukleat ?
C.
Tujuan
1. Untuk
mengetahui dan lebih memahami mengenai pengertian asam nukleat dan apa saja
yang terkandung di dalamnya
2. Untuk
mengetahui struktur DNA dan RNA yang termasuk ke dalam asam nukleat serta
mengetahui perbedaan dari masing-masing struktur
3. Untuk
mengetahui berbagai macam tipe dari relikasi DNA dan mengetahui proses
terjadinya replikasi DNA di dalam tubuh
4. Mengenal sifat-sifat dari asam nukleat
BAB II
PEMBAHASAN
Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida
yang berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik
(polinukleotida). Asam nukleat terdiri dari Asam
deoksiribonukleat (DNA) dan
Asam ribonukleat (RNA).
a. Komponen Penyusun Asam Nukleat
1. Basa Nitrogen
Heterosiklik
Basa nitrogen heterosiklik yang merupakan penyusun asam
nukleat adalah turunan Purina dan pirimidina.
v Purina dan
turunannya
Purina atau purin adalah senyawa heterosiklik
majemuk yang mempunyai lingkar pirimidina dan imidazol yang berimit. Turunan
purina yang merupakan penyusun asam nukleat adalah adenine atau 6-aminopurina
dan guanine atau 2-amino-6-oksipurina.
v Pirimidina dan
turun-turunannya
Pirimidina atau pirimidin termasuk senyawa
heterosiklik sederhana lingkar 6, dengan 2 atom nitrogen sebagai heteroatomnya.
Turunan-turunan pirimidina yang meupakan penyusun asam nukleat adalah sitosin
atau 2-oksi-4-aminopirimidina yang disingkat C, timin atau 2, 4-dioksi-5-metilpirimidina
yang disingkat T dan urasil atau 2, 4-dioksipirimidina yang disingkat U.
3. Fosfat Penyusun
Fosfat penyusun
asam nukleat adalah asam fosfat atau asam ortofosfat. Fosfat ini berupa kristal
berbentuk orto-rombik, tak stabil dan melebur pada suhu 42,350C.
Fosfat ini tergolong asam lemah atau sedang dan bervalensi tiga jenis garam
natrium. Garam natrium tersebut dapat terbentuk pada suhu kamar yaitu, Natrium
fosfat Na3PO4, Natrium hidrogen fosfat Na2HPO4,
dan Natrium dihidrogen fosfat NaH2PO4
.
b. Nukleotida dan Nukleosida
Suatu basa yang terikat pada satu gugus
gula disebut nukleosida, sedangkan nukleotida adalah satu nukleosida yang
berikatan dengan gugus fosfat. Di dalam molekul DNA atau RNA, nukleotida
berikatan dengan nukleotida yang lain melalui ikatan fosfodiester.
Basa purin dan pirimidin tidak berikatan
secara kovalen satu sama lain. Oleh karena itu, suatu polinukleotida tersusun
atas kerangka gula-fosfat yang berselang seling dan mempunyai ujung 5’-P dan
3’-OH. Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan
fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3‘nya dengan gugus fosfat dari
nukleotida berikutnya. Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan
menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus
hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotida terakhir.
c. DNA
DNA
(deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribosa nukleat (ADN) merupakan tempat
penyimpanan informasi genetik. Pada tahun 1953, Frances Crick dan James Watson
menemukan model molekul DNA sebagai suatu struktur heliks beruntai ganda, atau
yang lebih dikenal dengan heliks ganda Watson-Crick. DNA merupakan makromolekul
polinukleotida yang tersusun atas polimer nukleotida yang berulang-ulang,
tersusun rangkap, membentuk DNA haliks ganda dan berpilin ke kanan.
Setiap nukleotida terdiri dari tiga
gugus molekul, yaitu:
v Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
v Basa nitrogen yang terdiri golongan
purin yaitu adenin (Adenin = A) dan guanin (guanini = G), serta golongan
pirimidin, yaitu sitosin (cytosine = C) dan timin (thymine = T)
v Gugus fosfat
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).
d. Replikasi DNA
Replikasi adalah peristiwa sintesis
DNA. Saat suatu sel membelah secara mitosis, tiap-tiap sel hasil pembelahan
mengandung DNA penuh dan identik seperti induknya. Dengan demikian, DNA harus
secara tepat direplikasi sebelum pembelahan dimulai. Replikasi DNA dapat
terjadi dengan adanya sintesis rantai nukleotida baru dari rantai nukleotida
lama. Proses komplementasi pasangan basa menghasilkan suatu molekul DNA baru
yang sama dengan molekul DNA lama sebagai cetakan.
Kemungkinan
terjadinya replikasi dapat melalui tiga model, yaitu :
1. Model pertama adalah model
konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai
cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.
2. Model kedua disebut model
semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis
dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.
3. Model ketiga adalah
model dispersif, yaitu beberapa bagian dari kedua rantai DNA lama sdigunakan
sebgai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.
Gambaran replikasi yang terjadi terhadap DNA :
Dari ketiga model replikasi
tersebut, model semikonservatif merupakan model yang tepat untuk proses
replikasi DNA. Replikasi DNA semikonservatif ini berlaku bagi organisme
prokariot maupun eukariot. Perbedaan replikasi antara organisme prokariot
dengan eukariot adalah dalam hal jenis dan jumlah enzim yang terlibat, serta
kecepatan dan kompleksitas replkasi DNA. Pada organisme eukariot, peristiwa
replikasi terjadi sebelum pembelahan mitosis, tepatnya pada fase sintesis dalam
siklus pembelahan sel.
f. RNA
RNA ( ribonucleic acid ) atau asam
ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan
penyalur informasi genetik. RNA sebagai penyimpan informasi genetik misalnya
pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus. RNA sebagai penyalur
informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein. RNA
juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi
RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain. RNA merupakan rantai tunggal
polinukleotida.
Setiap ribonukleotida terdiri dari tiga gugus molekul, yaitu
:
v 5 karbon
v Basa nitrogen yang terdiri dari
golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan pirimidin yang berbeda yaitu
sitosin (C) dan Urasil (U)
v Gugus fosfat
Purin dan pirimidin yang berkaitan
dengan ribosa membentuk suatu molekul yang dinamakan nukleosida atau
ribonukleosida, yang merupakan prekursor dasar untuk sintesis DNA.
Ribonukleosida yang berkaitan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida
atau ribonukleotida. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA,
sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibandingkan DNA.
g.
Tipe RNA
Ø RNAd atau RNAm
RNAd merupakan RNA yang urutan
basanya komplementer dengan salah satu urutan basa rantai DNA. RNAd membawa
pesan atau kode genetik (kodon) dari kromosom (di dalam inti sel) ke ribosom
(di sitoplasma). Kode genetik RNAd tersebut kemudian menjadi cetakan utnuk
menetukan spesifitas urutan asam amino pada rantai polipeptida. RNAd berupa
rantai tunggal yang relatif panjang.
Ø RNAr
RNAr merupakan komponen struktural
yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit ribosom terdiri dari 30 – 46%
molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
Ø RNAt
RNAt merupakan RNA yang membawa asam
amino satu per satu ke ribosom. Pada salah satu ujung RNAt terdapat tiga
rangkaian basa pendek ( disebut antikodon ). Suatu asam amino akan melekat pada
ujung RNAt yang berseberangan dengan ujung antikodon. Pelekatan ini merupakan
cara berfungsinya RNAt, yaitu membawa asam amino spesifik yang nantinya berguna
dalam sintesis protein yaitu pengurutan asam amino sesuai urutan kodonnya pada
RNAd.
h. Sifat-Sifat Asam Nukleat
Ø Stabilitas asam nukleat
Ketika melihat struktur tangga
berpilin molekul DNA atau struktur sekunder RNA, sepintas akan terlihat bahwa
struktur tersebut menjadi stabil karena adanya ikatan hidrogen. 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 hanya 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.
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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.
Ø 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.
BAB
III
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Asam nukleat merupakan salah satu
makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme
karena di dalamnya terdapat informasi genetik. Mengapa dinamakan asam nukleat karena keberadaan umumnya
didalam inti sel (nukleus). Asam nukleat disebut
juga polinukleotida karena
tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya.
Setiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N). Asam nukleat terdiri dari Asam
deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat
ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
B.
SARAN
Dengan adanya pembuatan makalah
ini diharapkan kita semua dapat mengetahui manfaat dari
asam nukleat dalam tubuh manusia
No comments:
Post a Comment