Upload
anhaaannuur
View
222
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
bab1
Citation preview
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 Nukleat1. Basa Nitrogen Heterosiklik
Basa nitrogen heterosiklik yang merupakan penyusun asam nukleat adalah turunan Purina
dan pirimidina.
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.
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.
2. Pentosa atau Gula Penyusun
Pentose yang menyusun asam nukleotida adalah ribose dan 2-deoksiribosa. Dalam struktur
kimia asam nukleat, kedua pentose tersebut terdapat dalam bentuk lingkar furanosa. Ribose
merupakan penyusun RNA dan 2-deoksiribosa merupakan penyusun DNA.
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:
Gula 5 karbon (2-deoksiribosa)
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)
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).
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
digunakan 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.
d. 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 :
5 karbon
Basa nitrogen yang terdiri dari golongan purin (yang sama dengan DNA) dan golongan
pirimidin yang berbeda yaitu sitosin (C) dan Urasil (U)
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.
Tipe RNA
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.
RNAr
RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit
ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.
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.
f. Sifat-Sifat Asam Nukleat
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.
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.
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.
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.
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.
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).
DAFTAR PUSTAKA
http://books.google.co.id/books?
id=7Lauz8HpOVAC&pg=PA307&dq=asam+nukleat&hl=en&sa=X&ei=SnCPUarOCMbNr
Qfa0ICoBQ&sqi=2&redir_esc=y#v=onepage&q=asam%20nukleat&f=false
http://biopsi2007.blogspot.com/2010/10/dna-dan-rna.html
http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/
http://books.google.co.id/books?
id=zosAg6HQAF4C&pg=PA29&dq=asam+nukleat&hl=en&sa=X&ei=wnKPUd7_Jsunrgex
yIGYCA&redir_esc=y#v=onepage&q=asam%20nukleat&f=false