WELCOME TO MY BLOG ALL ABOUT CHEMISTRY :)

rss

Minggu, 05 Agustus 2012

ASAM NUKLEAT

2.1. Sejarah asam nukleat

Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang pertama yang membangun pengetahuan mengenai kimia dari inti sel. Beliau adalah orang pertama yang menemukan asam nukleat.

Kemudian tahun 1868, di laboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau dapat mengisolasi asam nukleat yang didapat dari buangan suatu operasi dan menunjukkan adanya senyawa pospor yang kemudian dinamakan nuclein yang sekarang dikenal dengan nama 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

2.2 Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan makromolekul biokimia yang kompleks, terdiri dari rantai-rantai nukleotida yang menyimpan informasi genetik. Makromolekul tersebut, merupakan rangkain rangkaian nukleotida (rangkaian nukleotida=polinukleotida) DNA dan RNA. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup dan virus. Disamping sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam penyampai pesan kedua, serta pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat.

Nukleotida tersusun dari tiga komponen yaitu: fosfat, gula dan basa nitrogen. Ketika bergabung menjadi asam nukleat, nukleotida mengandung salah satu dari ketiga komponen tersebut. Tetapi ketika lepas di dalam sel, nukleutida biasanya menjadi trifosfat. Energi yang disediakan dalam eksra fosfat digunakan untuk tujuan lain, yaitu mensintesis polimer. Nukleusida adalah senyawa gula basa. Jadi nukleutida adalah nukleusida fosfatAsam 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).

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.

2.3 Macam-macam Asam Nukleat

Ada dua macam asam nukleat yaitu Asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Dilihat dari strukturnya kedua asam nukleat ini mempunyai perbedaan 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.

RNA dan DNA keduanya memiliki 4 basa (2 purin dan 2 pirimidin) pada rantai nukleutidanya. Pada RNA terdiri dari:

Purin : adenin dan guanin

Pirimidin : sitosin dan urasil

Basa pada DNA sama dengan RNA, yang berbeda hanya pada pirimidinnya. Pada RNA, pada pirimidinya memiliki sitosin dan urasil sedangkan pada DNA urasilnya diganti dengan timin. Jadi pirimidin pada DNA terdiri dari: Sitosin dan Timin. Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metal pada posisi nomor 5 timin dapat juga dikatakan sebagai 5 metilurasil

Komponen nukleotida ini ada 3: phospat, gula, dan basa DNA/RNA.

clip_image002

Ujung phospat dari nukleotida itu bersifat (-) sehingga ia bersifat asam. Sementara basa-basa tersebut dibagi menjadi golongan pirimidin dan purin.

Ada perbedaan basa pada DNA dan RNA yaitu:

Jenis asam nukleat

Basa

Purin

Pirimidin

DNA

RNA

Guanin

Adenin

Guanin

Adenin

Sitosin

Timin

Sitosin

Urasil

1. DNA

DNA pertama kali diisolasi dan dipelajari secara intensif oleh Friendrich Miescher, orang swiss, dalam serangkaian penelitian yang luar biasa mulai pada tahun 1896. Dia menamakannya "nuklein" karena lokasinya di dalam inti sel. DNA diisolasi dari organisme dan virus yang berbeda, biasanya memiliki dua untai komplementer dalam pengaturan heliks ganda. kebanyakan sel molekul DNA sangat besar sehingga tidak mudah diisolasi dalam bentuk utuh.

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA, 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:

Ø 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.

clip_image004

Ø 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).

clip_image006

Ø 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.

clip_image008

Ø 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.

clip_image010

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. 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 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

clip_image012

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.

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

Pada sel bakteri, sebagian besar RNA ditemukan di sitoplasma, meskipun beberapa diantaranya bukan berupa ikatan kovalen pada DNA selama pembentukannya dalan proses transkripsi. Dalam sel eukariotik berbagai bentuk RNA memiliki distribusi intraselular kusus. Pada sel hati sekitar 11 persen dari total RNA dalam nukleus, sekitar 15 persen dalam DNA mitokondria, lebih dari 50 persen dalam ribosom, dan sekitar 24 persen dalam sitosol

Asam ribonukleat terdiri dari dari benang panjang ribonukleotida molekul ini lebih pendek dari DNA dan ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih banyak didalam kebanyakan sel. Pada sel bakteri, sebagian besar RNA ditemukan di sitoplasma..

2.1 Macam-macam RNA

RNA dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.

Ø 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.

Ø 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)

RNA messenger berisi empat basa utama. RNA ini disintesis di dalam nukleus selama proses transkripsi, di mana urutan basa di salah satu rantai DNA kromosom ini ditranskripsi secara enzimatik dalam bentuk rantai tunggal mRNA, beberapa mRNA juga dibuat dalam mitokondria. Urutan basa dari rantai mRNA juga terbentuk komplementer dari rantai DNA yang ditranskripsi. Setelah transkripsi, mRNA masuk ke dalam sitoplasma dan kemudian ke ribosom, di mana ia berfungsi sebagai alat untuk memesan asam amino selama biosintesis protein. Fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma.Meskipun mRNA tembentuk hanya sebagian kecil dari total sel RNA, namun terjadi banyak bentuk khusus yang sangat bervariasi dalam berat molekul dan urutan dasar. Masing-masing dari ribuan protein yang berbeda disintesis oleh sel dikodekan oleh mRNA tertentu atau bagian dari sebuah molekul mRNA.

2) tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)

RNA tranfer adalah molekul yang relatif kecil yang bertindak sebagai pembawa asam amino tertentu pada individu selama sintesis protein pada ribosom. RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. Selain itu tRNA bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA.. 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).

2.4 Tabel 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 pendek

- 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

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

1. Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang berkompleks, berbobot molekul tinggi dan tersusun 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: phospat, 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

www.wikipedia.com

Enger, Eldon D. dan Frederick C. Ross. 2000. Concepts In Biology. United States of Amerika: Mc Graw Hill

Lehninger Albert L,1994. Biochemistry. The Jhon Hopkins University: School of Medicine

Mathews, Christopher K. Mathews dan K. E. Van Holde, 1998. Biochemistry. California

Tamarin, Robert H. 2002. Principle Of Genetics. USA : University Of Massachusetts Lowel.