Lencana Facebook

Diberdayakan oleh Blogger.
RSS


Asam Nukleat


ASAM NUKLEAT

A. Pengertian
Asam nukleat adalah makromolekul pertama yang berhasil diisolasi dari dalam inti sel.Asam nukleat berbentuk rantai linier yang merupakan gabungan monomer nukleotida sebagai unit pembangunnya. Molekul ini menyimpan informasi pertumbuhan sel dan reproduksi.
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.
B.   Struktur Molekul
Monomer nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari hasil hidrolisis asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer nukleotida akan dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini dilakukan dalam suasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap senyawa nukleosida dalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula dan basa nitrogen dengan bentuk heterosiklik. Sehingga komposisi molekul penyusun asam nukleat diketahui dengan jelas, seperti yang ditunjukkan gambar 14.54 hingga bagan pada Gambar 14.57.
gambar 14.54
Gambar 14.54. Molekul sederhana asam nukleat
gambar 14.57
Gambar 14.57. Skema hidrolisis Asam nukleat
Dari Gambar 14.54 tampak bahwa struktur utama asam nukleat adalah molekul gula yang mengandung asam posfat dan basa Nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan posfodiester membentuk rantai panjang. Monomer nukleotida dapat dilihat pada Gambar 14.55 dan 14.56.
gambar 14.55
Gambar 14.55. Molekul Nukleotida
gambar 14.56
Gambar 14.56. Molekul Nukleosida
Senyawa gula penyusun nukleotida merupakan gula dengan atom Karbon 5 (lima) yaitu 2-deoksi-D-ribosa dan D-ribosa, lihat Bagan dibawah ini.
gambar 14.58
Bagan 14.58. Molekul penyusun Asam nukleat
Basa nukleosida yang ditemukan pada asam nukleat adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), timin (T) dan urasil (U), lihat Bagan 14.58.
Asam nukleat dalam sel terdiri dari DNA (DeoxyriboNucleic Acid) dan RNA (RiboNucleic Acid). Kedua jenis asam nukleat ini memiliki perbedaan basa purin yang merupakan molekul penyusunnya. Untuk RNA disusun oleh gula D-ribosa dan basa urasil. Sedangkan untuk DNA disusun oleh gula 2-deoksi-D-ribosa yaitu gula D-ribosa yang kehilangan gugus OH pada atom C nomor 2 dan basa timin.

C. 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.




D.  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.

E.   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.

F.   Fungsi asam nukleat
Asam  nukleat   adalah   senyawa-senyawa   polimer   yang   menyimpan semua informasi   genetika,  yaitu   seperangkat “ cetak biru “   tentang   karakteristik   actual dan  potensial  yang   diterima  oleh   suatu   organisme   dari   generasi   sebelumnya, untuk kemudian diwariskan ke generasi berikutnya.

DNA  merupakan  molekul  raksasa  yang  tardapat  didalam nukleus    ( inti sel ), dengan  massa  molekul  relatif (Mr)  berkisar  dari  6  juta  sampai 16 juta. Setiap bagian fungsional DNA dikenal sebagai gen. Ribuan gen dari suatu organisme mengandung  sandi  genetic  untuk  urutan  protein. Artinya, ia  mengandung  suatu informasi untuk sederetan  rantai  amino protein. Setiap asam amino dituliskan didalam urutan DNA yang sesuai dengan bantuan kodon yang terdiri atas tiga pasangan basa yang berurutan. Sebagai contoh adalah kodon untuk asam amino Fenilalanin (Phe) yaitu TTC. Molekul DNA  terdiri dari dua rantai polimer yang melengkung  heliks  ganda. Heliks  ganda  tersebut dikukuhkan  oleh  ikatan  hydrogen antara  lain  timin  dari rantai  yang  satu  dengan adenine  dari  rantai  yang lain. Dan antara sitosin dari rantai yang satu dengan guanin dari rantai lainnya.

Untuk  ekspresi  suatu   gen, artinya  sintasis  dari  protein-protein  yang sesuai, informasi urutan DNA perlu diubah menjadi suatu urutan protein. Karena DNA sendiri  tidak  ikut ambil  begian  pada   sintesis protein. Maka   informasi   perlu dipindahkan  dari  inti sel sempai ketempat dimana protein disintesis yaitu di ribosom. Untuk itu pertama melalui proses penyalinan ( transkripsi ).

RNA    merupakan   polimer   yang   mempunyai  massa   molekul   lebih   kecil   yaitu   dari  20  ribu  sampai  40   ribu. Bagian    yang   relevandari  gen,   disalin   menjadi  suatu   RNA  caraka  (messenger RNA, mRNA). Urutan  mRNA  yang   berbentuk    sejodoh   dengan   rantai   DNA   yang     mengandung   sandi   gen   yang   sesuai.  Karena   RNA   mengandung   urasil   sebagai   pengganti   ti-min,   maka   dari   triplet   DNA AAG misalnya  akan  terbentuk   kodon   mRNA UUC.

Baik   DNA  maupun  RNA   merupakan   polimer   atas   unit-unit   nukleotida. Suatu   unit    nukleutida     terdiri   atas   tiga   bagian:  gula   pentosa,  basa organic  ( senyawa  heterosiklik    yang   mengandung   nitrogen ),   dan   asam   fosfat. Pentosa   yang  dikandung   RNA   adalah   ribosa,   sedangkan    pentosa   pada   DNA adalah   deoksiribosa,   yang   kekurangan   suatu   satu   atim   oksigen   dari   ribose. DNA dan RNA dapat dibedakan dari jenis gulanya, yaitu :
A.    Basa
Basa asam nukleat adalah suatu heterosiklik aromatik yang berasal dari pirimidin atau purin. Lima dari basa-basa ini bersama-sama merupakan komponen utama dari asam nekleat dari selarah jaringan hidup. Basa purin adenine ( Ade ) dan guanin (Gua) seperti juga basa pirimidin sitosin (Cyt) di jumpai dalam RNA dan DNA. Sebaliknya urasil (Ura) hanya terdapat dalam RNA. Dalam DNA, urasil digantikan oleh timin (Thy), yaitu derivate 5-metil dari urasil. Sejumlah besar dari basa-basa lainnya yang dimodifikasi dijumpai pada tRNA dan pada jenis RNA lainnya.
B.     Nukleosida dan nukleotida
Monomer   asam  nukleat  disebut  nukleotida. Bila  suatu   basa   dari   asam nukleat   dihubungkan   dengan   ribosa   atau   2-deoksiribosa   maka   akan   diperoleh suatu nukleosida. Nukleosida adalah nukeotida tampa gugus fosfat.
Adapun basa organic yang terdapat pada RNA ada empat macam yaitu:

§  Adenin (6-Aminopurin) atau A
§  Guanin (6-oksi-2-aminopurin) atau G
§  Sitosin (2-oksi-6-aminopurin) atau C
§  Urasil (2,6-dioksipirimidin) atau U
Pada   DNA   tidak   mengandung   urasil,   melainkan   digantikan   dengan   timin   (2,6-duoksi-5-metilpirimidin).   Didalam   sel,   gugus   5’-OH   dari   komponen   gula   pada   nukleosida   pada   umumnya   teresterisasi   dengan   asam fosfat. Dari   adenosin   akan   terbentuk   adenosain   5’-OH   monofosfat   (AMP) dan dari dA yang sesuai dengannya dalam dAMP.

Kalau rantai 5’-fosfat dihubungkan dengan rantai fosfat lainnya melalui ikatan asam anhidrida, maka diperoleh nukleosida difosfat dan trifosfat, misalnya ADP dan ATP. Kedua nuklesida ini merupakan koenzim penting pada metabolisme energi.
C.     Oligonukleotida, polinukleotida
Rantai fosfat satu dengan yang lainnya dapat membentuk anhidrida asam. Hal ini memungkinkan adanya hubungan antara nukleotida satu dengan yang lainnya melalui rantai fosfat. Bila antai fosfat dari suatu nukleotida bereaksi dengan gugus 3’-OH dari nukleotida lainnya, maka terbentuk suatu dinukleotida dengan struktur asamfosfat dister. Selanjutnya melalui hubungan dengan ikatan asam fosfat diester lainnya, dinukleotida ini dapat diperpanjang dengan satu tambahan mononukleotida. Dengan cara ini terbentuk oligonukleotida dan akhirnya polinukleotida.
Polinukleotida  dengan   komponen   ribonukleotida   disebut   asam ribonukleat   (RNA),  dan   yang  terbentuk   dari   monomer deoksiribonukleat disebut asam deoksiribonukleat (DNA). Untuk menggambarkan struktur dari oligonukleat dan polinukleat digunakan singkatan-singkatan dari komponen nukleosida yang dituliskan dari kiri ke kanan dengan arah 5’- 3’. Kadang-kadang posisi rantai fosfat ditunjukan dengan “p”. dengan demikin struktur dari RNA.
Pada  nukleosida  dan  nukleotida,   rantai   pentosa  terdapat   dalam   bentuk furanosa.  Gula   dan   basa   dihubungkan   melalui   suatu   ikatan   N-glikosidik antara   C-1   gula   dan   N-9   cincin   purin   atau   N-1   pirimidin. Ikatan   ini   selalu   mempunyai     konfigurasi.   Jika   basa   organik   berkaitan   dengan   pentosa, terbentuklah   suatu    nukleosida,   dan   jika   nukleosida   berkaitan   dengan   dengan asam fosfat, terbentuklah suatu nukleotida.
Nukleosida pada RNA :
o   Adenin + Ribosa = Adenosin
o   Guanin + Ribosa = Guanosin
o   Sitosin + Ribosa = Sitodin
o   Urasil + Ribosa = Uridin
o   Nukleosida pada DNA
o   Adenin + Deoksiribosa = Deoksiadenosin
o   Guanin + Deoksiribosa = Deoksiguanosin
o   Sitosin + Deoksiribosa = Deoksisitidin
o   Timin + Deoksiribosa = Deoksitirimidin
Persis  seperti   asam-asam   amino   yang   berkondensasi   untuk   membentuk   polimer   protein    maka   nukleotida-nukleotida   juga   berkondensasi untuk   membentuk   polimer    asam nukleat (DNA dan RNA). Gugus fosfat dari suatu nukleotida berkaitan dangan bagian pentosa dari nukleotida tetangganya sehingga terbentuklah rantai asam nukleat yang sangat panjang.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

0 komentar:

Posting Komentar