nukleoprotein

Asam nukleat

nukleotida

protein

Asam fosfat nukleosida

Basa purin/basa pirimidin pentosa

ASAM NUKLEAT

PENDAHULUAN

Ada dua jenis asam nukleat yaitu DNA ( deoxyribonucleic acid ) atau asam

deoksiribonukleat dan RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat.DNA ditemukan pada

tahun 1869 oleh seorang dokter muda Friedrich Miescher yang mempercayai bahwa rahasia

kehidupan dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel.

Sel yang dipilih oleh Friedrich adalah sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajari nya

dan ia mendapatkan sel-sel tersebut dari bekas pembalut luka yang diperolehnya dari dari ruang

bedah.

Sel-sel tersebut dilarutkan nya dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh nya inti

sel yang masih terikat pada sejumlah protein.Kemudian dengan menambahkan enzim pemecah

protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara dan dengan cara ekstraksi terhadap

inti sel ini ia memperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam.Pada

waktu itu ia belum menentukan rumus kimia untuk untuk zat tersebut,sehingga ia menamakan

nya nuclein.

Sebenarnya apa yang ia peroleh dari ekstrak inti sel tersebut adalah campuran senyawa-

senyawa yang mengandung 30% DNA.

Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan memiliki peranan yang sangat penting

dalam biosintesis protein.Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat

pada protein yang mempunyai sifat basa,misalnya DNA dalam inti sel terikat pada

histon.Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein.

Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein,tetapi yang menjadi monomer

bukan asam amino ,melainkan nukleotida. Dibawah ini merupakan hasil hidrolisis nucleoprotein

1

ASAM NUKLEAT

Nukleotida dan Nukleosida

Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul

nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atau ribose ) yang mengikat suatu basa (purin atau

piimidin). Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna akan dihasilkan protein,asam

fosfat,pentosa dan basa purin atau pirimidin.Rumus berikut ini akan memperjelas hasil

hidrolisis suatu nukleoprotein.

Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah

ribose.Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin,sitosin dan

timin.Dari RNA akan diperoleh adenin,guanin,sitosin dan urasil.

Urasil terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk keto atau laktam dan bentuk enol atau laktim.

2

ASAM NUKLEAT

Pada PH cairan tubuh,terutama urasil terdapat dalam entuk keto.Nukleosida terbentuk dari basa

purin atau pirimidin dengan ribose atau deoksiribosa.Basa purin atau pirimidin terikat pada

pentosa oleh ikatan glikosidik,yaitu pada atom karbon nomor 1.Guanosin adalah suatu

nukleosida yang terbentuk dari guanin dengan ribosa.Pada pengikatan glikosidik ini sebuah

molekul air yang dihasilkan terjadi dari atom hidrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan

gugus OH pada atom C-1 dari pentosa.Untuk basa pirimidin,gugus OH pada atom C-1 berikatan

dengan atom H pada atom N-1.

Pada umumnya nukleosida diberi nama sesuai dengan nama basa purin atau basa

pirimidin yang membentuknya.Beberapa nukleosida berikut ini ialah yang membentuk dari basa

purin atau dari basa pirimidin dengan ribosa ;

Adenin nukleosida atau Adenosin

Guanin nukleosida atau Guanosin

Urasil nukleosida atau Uridin

Timin nukleosida atau Timidin

Sitosin nukleosida atau Sitidin

Apabila pentose yang diikat oleh deoksiribosa,maka nama nukleosida diberi tambahan

deoksi di depanya.Sebagai contoh “ Deoksiadinosin,deoksisitidin “ dan sebagainya.

Disamping lima jenis basa purin atau basa pirimidin yang biasa terdapat pad asam nukleat,ada

pula beberapa basa purin dan basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida.Hipoksantin

dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atau inosin.

DNA pada bakteri ternyata mengandung hidroksimetilsitosin.

3

ASAM NUKLEAT

Demikian pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat metal basa purin atau basa

pirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-N-dimetilguanin.

Dalam alam nukleosida terutama terdapat dalam bentuk ester fosfat yang disebut

nukleotida.Nukleotida terdapat sebagai molekul bebas atau berikatan dengan sesama nukleotida

membentuk asam nukleat.Dalam molekul nukleotida gugus fosfat terikat oleh pentosa pada

atom C-5.

Beberapa nukleotida lain ialah sebagai berikut :

Adenin nukleotida atau Adenosinmonofosfat (AMP)

(asam adenilat)

Guanin nukleotida atau Guanosinmonofosfat (GMP)

(asam guanilat)

Hipoksantin nukleosida atau Inosinmonofosfat (IMP)

(asam inosinat)

Urasil Nukleotida atau Uridinmonofosfat (UMP)

(asam uridilat)

Sitidin nukleotida atau Sitidinmonofosfat (SMP)

(asam sitidilat)

Timin nukleotida atau Timidinmonofosfat (TMP)

(asam timidilat)

4

ASAM NUKLEAT

Pentosa yang terdapat dalam molekul nukleotida pada contoh diatas ialah ribosa.Apabila

pentosanya deoksiribosa,maka ditambah deoksi di depan nama nukleotida tersebut misalnya

deoksiadenosin-monofosfat atau disingkat dAMP.

Ada beberapa nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari 1 misalnya

adenosintrifosfat dan uridintrifosfat,kedua nukleotida ini mempunyai peranan penting dalam

reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.

5

ASAM NUKLEAT

Pada rumus molekul ATP dan UTP ,ikatan antara gugus-gugus fosfat diberi tanda yang

khas.Pada proses hidrolisis ATP akan melepaskan gugus fosfat dan terbentuk adenosindifosfat

(ADP).Pada hidrolis ini ternyata dibebaskan energy yang cukup besar yaitu 7.000 kal/mol ATP.

Oleh karena itu ikatan antara gugus fosfat dinamakan “ ikatan berenergi tinggi “ dan diberi

tanda ~ . Dalam tubuh,ATP dan UTP berfungsi sebagai penyimpan energi yang diperoleh dari

proses oksidasi senyawa-senyawa dalam makanan kita untuk kemudian dibebaskan apabila

energi tersebut diperlukan.

Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan pengemban kode genetic dalam sistem kehidupan. Karena

informasi yang terkandung dalam asam-asam nukleat itu, suatu organisme mampu

membiosintesis tipe protein yang berlainan (rambut, kulit, otot, enzim dan sebagainya)dan

memproduksi lebih banyak organisme dari jenisnya sendiri. Asam nukleat merupakan suatu

polimer yang terdiri dari banyak molekul nukleotida. Ada dua macam asam nukleat, yaitu DNA

dan RNA. DNA terutama dijumpai dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetic

dan dapat mereproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk

reproduksi organisme itu, dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengarahkan

sintesis molekul RNA. Satu tipe RNA yakni RNA pesuruh (mRNA) meninggalkan inti sel dan

mengarahkan biosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode

DNAnya.

Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan-jaringan tubuh sebagai nukleoprotein, yaitu

gabungan antara asam nukleat dengan protein. Untuk memperoleh asam nukleat dari jaringan-

jaringan tersebut, dapat di lakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih dahulu

menggunakan larutan garam 1M. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat diuraikan menjadi

protein-protein dan asam nukleat dengan menambah asam-asam lemah atau alkali secara hati-

hati, atau dengan menambah NaCl hingga larutan menjadi jenuh. Setelah terpisah dari protein

yang mengikatnya, asam nukleat dapat diendapkan dengan penambahan alkohol perlahan-lahan.

Disamping itu penambahan NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein.

Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein adalah menggunakan enzim

pemecah protein, misalnya tripsin. Ekstraksi terhadap jaringan-jaringan dengan asam

6

ASAM NUKLEAT

trikloroasetat, dapat memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam campuran dengan

asam nukleat ini dapat pula menyebabkan terjadinya denaturasi asam nukleat tu sendiri. Oleh

karena asam nukleat itu mengandung pentosa, maka apabila dipanasi dengan asam sulfat akan

terbentuk furfural. Furfural ini akan memberikan warna merah dengan anilina asetat atau warna

kuning dengan p- bromfenilhidrazina. Apabila dipanasi dengan dengan difenilamina dalam

suasana asam, DNA akan memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk

ribosa dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan identifikasi asam nukleat.

Struktur Asam Deoksiribonukleat (DNA)

Asam ini adalah polimer yang terdiri atas

molekul-molekul deoksiribonukleat yang terikat

satu dengan lain, sehingga membentuk rantai

polinukleotida yang panjang. Basa purin yang

terdapat pada DNA adalah adenin dan guanin.

Sitosin dan timin adalah basa pirimidin yang

terdapat pada asam nukleat. Molekul DNA yang

panjang ini terbentuk ikatan antara atom C nomor

3 dengan atom C nomor 5 pada

molekul deoksiribosa dengan perantaraan

gugus fosfat, sebagaimana terlihat pada

rumus struktur sebagian dari molekul DNA.

Dari rumus tersebut, terlihat bahwa basa yang

mengandung oksigen ditulis dalam bentuk

keto atau laktan. Sebenarnya terdapat

keseimbangan antara bentuk keto (laktan)

dengan bentuk enol(laktin). Keseimbangan

ini dipengaruhi oleh pH dilingkungannya.

Dalam tubuh bentuk laktan terdapat lebih

banyak daripada bentuk laktin, oleh karena

itu basa tersebut ditulis dalam bentuk laktan.

Dari rumus DNA tersebut dapat pula dilihat

bahwa karakteristik atau ciri khas suatu asam

nukleat terletak pada urutan basa purin dan

7

ASAM NUKLEAT

pirimidin yang terdapat pada molekul asam

nukleat tersebut.

Disamping itu, hasil penelitian dengan sinar X

menunjukkan bahwa molekul DNA dari berbagai sumber

mempunyai pola difraksi sinar X yang serupa. Dari hasi-hasil

penelitian tersebut Watson dan Crick menyusun model bentuk

molekul DNA pada tahun 1953 (gambar disamping).Model ini

menunjukkan bahwa dua buah rantai polideoksiribonukleotida

ini membentuk heliks ganda. Antara basa-basa yang terdapat

pada asam nukleat ini terbentuk ikatan hidrogen yaitu ikatan

antara atom-atom hidrogen dengan nitrogen. Adenin dapat

membentuk dua ikatan hidrogen dengan timin. Antara guanin

dengan sitosin terbentuk tiga ikatan hidrogen pada gambar 5-2

ini, P berarti fosfat, S berarti deoksiribosa. A== T berarti

pasangan adenine dengan timin dengan dua ikatan hidrogen.

G C berarti pasangan guanin dengan sitosin dengan tiga

buah ikatan hidrogen.

Ikatan hidrogen (H-N dan O-H) yang terbentuk antara basa-basa tersebut dapat terlihat dengan

jelas pada rumus struktur berikut ini:

8

ASAM NUKLEAT

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. Model pertama

adalah model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai

cetakan untuk dua dua rantai DNA baru. 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. Model ketiga adalah model dispersif, yaitu beberapa

bagian dari kedua rantai DNA lama digunakan sebagai cetakan untuk sintesis rantai DNA baru.

Proses replikasi DNA dalam suatu sel yang khas dimulai dengan terurainya untaian rangkap

yang dikatalis oleh enzim. Sementara untaian rangkap itu terurai, nukleotida baru( dalam hal ini

trifosfat) terpasang berjajar sepanjang tiap untaian. Nukleotida-nukleotida itu digabungkan, stu

per satu, dengan suatu cara yang saling melengkapi secara tepat : timin berseberangan dengan

adenine dan sitosin berseberangan dengan guanine.

9

ASAM NUKLEAT

Untaian lama

A T G A

T A C

Nukleotida berjajar

Polimerisasi nukleotida-nukleotida ini (dan serempak terbebaskannya gugus difosfat) dikatalis

oleh enzim DNA polymerase menghasilkan sepasang untaian baru. Tiap untaian baru

merupakan komplemen(pelengkap) salah satu untaian lama. Hasilnya adalah sepasang spiral

DNA yang identik, padahal semulanya hanya ada satu spiral.

10

ASAM NUKLEAT

Struktur Asam Ribonukleat (RNA)

DNA membawa kode genetik, tetapi RNA-lah yang menerjemahkan kode itu kedalam

sintesis protein. Struktur RNA serupa dengan stuktur DNA : sederet satuan gula (ribose)

tergabung bersama-sama oleh ikatan fosfat, tiap gula terikat ke suatu basa. Basa utama dalam

RNA adalah adenine, guanine, sitosin dan urasil. Urasil membentuk ikatan hudrogen yang

disukai(yang sama dengan ikatan hydrogen pada timin), dengan adenine dan selalu berpasangan

dengan adenine dalam sintesis 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.

Molekul RNA mempunyai bentuk yang berbeda dengan DNA. RNA memiliki bentuk

pita tunggal dan tidak berpilin. Tiap pita RNA merupakan polinukleotida yang tersusun atas

banyak ribonukleotida. Tiap ribonukleotida tersusun atas gula ribosa, basa nitrogen, dan asam

fosfat.

Basa nitrogen RNA juga dibedakan menjadi basa purin dan basa pirimidin.  Basa

purinnya sama dengan DNA tersusun atas adenin (A) dan guanin (G), sedangkan basa

pirimidinnya berbeda dengan DNA yaitu tersusun atas sitosin (C) dan urasil (U).

11

ASAM NUKLEAT

Tulang punggung RNA tersusun atas deretan ribosa dan fosfat. Ribonukleotida RNA

terdapat secara bebas dalam nukleoplasma dalam bentuk nukleosida trifosfat, seperti adenosin

trifosfat (ATP), guanosin trifosfat (GTP), sistidin trifosfat (CTP), dan uridin trifosfat (UTP).

RNA disintesis oleh DNA di dalam inti sel dengan menggunakan DNA sebagai cetakannya.

Asam ribonukleat adalah suatu polimer yang terdiri atas molekul-molekul

ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C

nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul ribosa dengan perantaraan gugus fosfat. Rumus

strukur berikut ini menunjukkan sebagian dari molekul RNA.

12

ASAM NUKLEAT

Tipe RNA

RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) atau RNAd ( RNA duta ), tRNA

( transfer RNA ) atau RNAt ( RNA transfer ), dan rRNA ( ribosomal RNA ) atau RNAr ( RNA

ribosomal ).

RNAd

RNAd merupakan RNA yang urutan basanya komplementer dengan salah satu urutan basa

rantai DNA. RNAd berupa rantai tunggal yang relatif panjang.

RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier dan disintesis oleh

DNA di dalam nukleus. Panjang pendeknya mRNA berhubungan dengan panjang pendeknya

rantai polipeptida yang akan disusun. Urutan asam amino yang menyusun rantai polipeptida itu

sesuai dengan urutan kodon yang terdapat di dalam molekul mRNA yang bersangkutan. mRNA

bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Adapun fungsi utama mRNA adalah

membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini

dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.

RNAr

RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom.Setiap subunit ribosom

terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein. 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%.

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.

RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam

sitoplasma. tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari

13

ASAM NUKLEAT

mRNA. Fungsi lain tRNA adalah mengikat asam-asam amino di dalam sitoplasma yang akan

disusun menjadi protein dan mengangkutnya ke ribosom. Bagian tRNA yang berhubungan

dengan kodon dinamakan antikodon.

Perbedaan antara DNA dan RNA

Beberapa perbedaan antara DNA dengan RNA sebagai berikut :

Perbedaan 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

pendekl

-    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

14

ASAM NUKLEAT

Gambar Perbedaan DNA dan RNA

15

ASAM NUKLEAT

KESIMPULAN

Asam nukleat merupakan suatu polimer yang memegang peranan penting dalam

kehidupan organisme.

Ada dua cara untuk mendapatkan asam nukleat : ekstraksi terhadap nucleoprotein dan

menggunakan enzim pemecah protein

Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan-jaringan tubuh sebagai nukleoprotein.

Nukleoprotein terdiri atas protein dan asam nukleat.

Ada dua macam asam nukleat : DNA (asam dioksiribonukleat) dan RNA (asam

ribonukleat)

Suatu DNA mempunyai basa purin berupa adenin dan guanine, basa pirimidin berupa

sitosin dan timin serta gula deoksiribosa yang dihubungkan oleh gugus fosfat

Replikasi DNA dapat berlangsung melalui tiga model : model konserfatif, model

semikonserfatif, model dispersif

Suatu RNA memiliki basa purin berupa adenin dan guanine, basa pirimidin berupa

sitosin dan urasil serta gula ribose yang dihubungkan oleh gugus fosfat

RNA terdiri dari tiga tipe, yaitu mRNA ( messenger RNA ) , tRNA ( transfer RNA ) dan rRNA

( ribosomal RNA )

16