STRUKTUR ASAM NUKLEAT

  • View
    80

  • Download
    14

Embed Size (px)

DESCRIPTION

,

Text of STRUKTUR ASAM NUKLEAT

  • 1

    STRUKTUR ASAM NUKLEAT

    Muhammad Alfinuha Nabil, 1306370442

    Kelompok HG 6 Vitamin A

    Asam nukleat merupakan suatu bentuk polinukelotida yang tersusun atas monomer-

    monomer nukleotida. Monomer nukleotida tersebut tersusun atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen. Di dalam sel, terdapat dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid/ DNA) dan asam ribonukleat (ribonucleic acid/ RNA). Perbedaan jenis ini dikarenakan terdapat perbedaan struktur penyusun diantara keduanya. Struktur nukleotida pada DNA tersusun atas gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen berupa purin yang terdiri dari adenin (A) dan guanin (G), dan pirimidin yang terdiri dari timin (T), dan sitosin (S). Sedangkan struktur nukleotida pada RNA tersusun atas gugus fosfat, gula ribosa, dan basa nitrogen berupa purin yang terdiri dari adenin (A) dan guanin (G), dan pirimidin yang terdiri dari timin (T) dan urasil (U). Nukleotida pada rantai asam nukleat saling berinteraksi dengan nukleotida lainnya dalam ikatan hidrogen yang mempengaruhi bentuk strukturnya. DNA memiliki rantai helix ganda (double-helix), sedangkan, RNA memiliki rantai tunggal (single-helix). Ada 3 tipe DNA yakni DNA-A, DNA-B dan DNA-Z. Sedangkan ada tiga kelas RNA yang kita kenal, yaitu mRNA, rRNA dan tRNA. Semua jenis RNA tersebut memiliki fungsi masing-masing dalam upaya membentuk mekanisme metabolisme protein

    Kata Kunci Asam nukleat, purin, pirimidin, adenin, guanin, timin, sitosin, urasil, deoxyriibonucleic acid, ribonucleic acid, gugus fosfat, gula pentosa, basa nitrogen.

    SUB BAHASAN 1 STRUKTUR ASAM NUKLEAT SECARA UMUM

    Asam nukleat adalah senyawa kimia yang membawa informasi genetik dari suatu sel. Ada dua jenis asam nukleat yang diketahui hingga saat ini, yaitu DNA (Deoxyribonucleic Acid) dan RNA (Ribonucleic Acid).

    Asam nukleat ini merupakan biopolimer, yaitu polimer yang disintesis dari monomer-monomer organik yang berasal dari bahan nonmigas. Asam nukleat yang berupa DNA maupun RNA memiliki struktur monomer yang disebut dengan nukleotida yang berikatan melalui ikatanfosfodiester. Berikut adalah gambar penyusun asam nukleat seperti yang terlihat pada Gambar 1.

    Gambar 1. Nukleutida sumber : http://sciencebiotech.net/

    Seperti yang dikatakan bahwa asam nukleat terdiri dari nukleotida. Tiap nukleotida terdiri

    atas nukleosida dan asam fosfat. Nukleosida terdiri atas gula pentosa (ribosa atau deoksiribosa) dan basa nitrogen heterosiklik, yaitu basa purin (adenin dan guanin) dan basa pirimidin (sitosin, urasil, dan timin). Berikut gambar yang menunjukkan nukleotida dan nukleosida

    http://sciencebiotech.net/

  • 2

    Gambar 2. Nukleotida dan Nukleosida sumber: McMurry, Organic Chemistry: A Biological Approach

    Apabila suatu nukleutida melepaskan gugus fosfatnya maka susunan tersebut dinamakan

    nukleusida. Basa nitrogen pada nukleutida berikatan secara kovalen dengan ribonunkleat atau deoksiribonukleat dalam suatu ikatan N--glikosidik. Ikatan ini melibatkan gugusan hemiasetal C-1, dari pentosa dan atom nitrogen N-9 dari suatu purin atau N-1 dari suatu pirimidin.

    Selain itu, DNA dan RNA memiliki struktur gula pentosa. Pada DNA, gula pentosanya dinamakan deoksiribosa, sedangkan pada RNA gula pentosanya hanya ribosa saja. Antara deoksiribosa dan ribosa terdapat perbedaan susunan. Pada deoksiribosa, ada satu atom oksigen yang berikatan pada atom karbon yang hilang dari ribosa. Gula aldopentosa pada asam nukleat untuk DNA dan RNA memiliki struktur yang berbeda. DNA memiliki struktur gula yang berupa D-2-deoksiribosa, sedangkan RNA memiliki struktur gula D-ribosa. Perbedaan struktur pada gula aldopentosa ini dapat dilihat pada Gambar 3. Perbedaan ini terletak pada atom karbon nomor 2 pada gula tersebut. Pada struktur gula RNA, yaitu ribosa, karbon nomor 2 berikatan dengan gugus hidroksil. Namun pada struktur gula DNA, karbon nomor 2 tidak berikatan dengan gugus hidroksil melainkan dengan hidrogen. Sesuai dengan namanya, karena gula itu merupakan gula ribosa yang kehilangan satu oksigen di atom karbon nomor 2, maka gula aldopentosa itu disebut 2-deoksiribosa.

    Gambar 3. Perbedaan deoksiribosa dengan ribosa sumber : http://sciencebiotech.net

    Selain itu, asam nukleat yang terdapat pada sel mengandung dua kelas basa nitrogen,

    yaitu purin dan pirimidin. Kedua purin dari DNA atau RNA adalah adenin dan guanin, yang secara kimiawi merupakan molekul purin yang disubstitusi oleh amino- dan oksi-. Untuk kelas pirimidin, sitosin terdapat pada DNA maupun RNA. Sedangkan urasil terdapat pada RNA dan timin terdapat pada DNA. Ketiga basa tersebut merupakan molekul pirimidin yang disubstitusi. Karena sifat tautomerisme yang diperlihatkan oleh pirin dan pirimidin, maka suatu keseimbangan yang tergantung pH terdapat antara bentuk keto (laktam) dan enol (laktim) dari basa.

    Basa nitrogen terbagi menjadi 2 yaitu basa purin dan basa pirimidin. Basa purin berasal dari senyawa heterosiklik yang terdiri dari 2 gabungan siklik (bisiklik). Memiliki 2 derivat : Adenin dan Guanin (perbedaan struktur terlihat pada gambar). Perbedaan struktur ini berpengaruh pada jumlah ikatan hidrogen saat berpasangan dengan basa pirimidin. Basa pirimidin merupakan bentuk senyawa siklik. Pada DNA terdiri atas Sitosin (Cytosine) dan Timin (Thymine). sedangkan, pada RNA terdiri atas Sitosin (Cytosine) dan Urasil (Uracil).

  • 3

    Gambar 4. Basa nitrogen

    sumber : http://www.sridianti.com/

    Adapun penjelasan masing-masing dari basa nitrogen tersebut dijelaskan berikut

    Adenin Adenin adalah molekul organik yang ditemukan dalam DNA, asam ribonukleat (dikenal sebagai RNA) Dalam DNA, ikatan ini dengan timin, membuat struktur yang akrab disebut double-helix. Penempatan dalam struktur yang menentukan keanekaragaman hayati.

    Guanin Guanin adalah basa purin ditemukan di kedua DNA dan RNA yang berikatan eksklusif dengan sitosin membentuk ribonukleosida disebut guanosin atau deoksiribosa membentuk deoxyguanosine.

    Timin Timin adalah basa pirimidin ditemukan dalam DNA yang berikatan dengan adenin. Ketika dikombinasikan dengan deoksiribosa, ia menciptakan thymadine nukleosida, yang terlibat dalam transfer dan preservasi dan informasi genetik. Hal ini juga terlibat dalam biosintesis. Timin juga dapat terikat dengan fosfat untuk membuat monofosfat, difosfat atau trifosfat.

    Sitosin Sitosin adalah basa nitrogen berbentuk piramida yang berikatan dengan guanin di RNA dan DNA sebagai nukleotida dan fungsi sebagai bagian dari kode genetik. Namun, tidak stabil dan dapat berubah menjadi urasil.

    Urasil adalah basa pirimidin yang hanya terdapat pada RNA. Dalam RNA, urasil berikatan dengan adenin

    Basa nitrogen ini memiliki beberapa sifat yang dapat mempengaruhi struktur asam nukleat, diantaranya yaitu: a. Stabilitas

    Ikatan hidrogen diantara pasangan basa sama kuat dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air

    b. Pengaruh asam dan alkali Asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-komponennya jika berada dalam asam pekat dan suhu tinggi. Peningkatan pH menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton yang menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen dan akhirnya rantai ganda DNA terdenaturasi.

    c. Denaturasi Kimia Beberapa bahan kimia dapat mendenaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh : urea dan formamid. Konsentrasi tinggi dapat merusak ikatan hidrogen yang akhirnya stabilitas struktur sekunder asam nukleat berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.

    d. Viskositas DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA mempunyai viskositas tinggi. DNA juga merupakan molekul yang sangat rentan terhadap fragmentasi fisik yang merupakan masalah tersendiri jika ingin mengisolasi DNA.

    http://www.sridianti.com/

  • 4

    Pada seluruh nukleotida, gugus fosfat terikat pada gula di atom karbon nomor 5 dengan ikatan kovalen antara oksigen dari gugus fosfat dan karbon dari gula ribosa. Sementara itu, basa purin atau pirimidin terikat pada gula di atom karbon nomor 1 dengan ikatan kovalen antara karbon dari gula dan salah satu nitrogen dari basa tersebut.

    Seperti yang telah disebutkan di awal, nukleotida merupakan monomer dari biopolimer yang disebut asam nukleat. Untuk membentuk polimer ini, nukleotida-nukleotida saling berikatan satu sama lain membentuk rantai polinukleotida. Ikatan yang terjadi antarnukleotida itu disebut dengan ikatan fosfodiester seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5. Ikatan fosfodiester ini merupakan ikatan antara gugus fosfor yang terikat pada atom karbon gula nomor 5 (C5) suatu nukleotida dengan gugus hidroksil yang terikat pada atom karbon gula nomor 3 (C3) nukleotida lainnya. Hal ini dapat ditunjukkan melalui gambar 5 berikut

    Gambar 5. Ikatan Fosfodiester pada Rantai Polinukleotida.

    Sumber : Nelson, David, L, & Michael, M, Cox 2008, Principles of Biochemistry, 6th edn, W.H.Freeman and Company, New York

    Pada rantai polinukleotida, terdapat ujung-ujung yang berupa gugus fosfor dan gugus hidorksil yang bebas (tidak berikatan). Ujung yang berupa gugus fosfor yang terikat pada C5 disebut ujung 5, sedangkan ujung yang berupa gugus hidroksil pada C3 disebut ujung 3. Urutan sebuah rantai polinukleotida ditentukan mulai dari ujung 5 dengan menyebutkan basa yang terdapat pada tiap nukleotida.

    Struktur asam nukleat ini dibagi menjadi empat tingkatan yang berbeda yaitu, primer, sekunder, tersier dan kuatener.

    a. Struktur Primer

    Struktur utama asam nukleat adalah urutan linear nukleotida, yang dihubungkan satu sama lain dengan sambungan fosfodiester. Nukleotida terdiri dari tiga komponen - dasar nitrogen, gula 5-karbon dan gugus fosfat.

    Ba