STRUKTUR ASAM NUKLEAT

  • Published on
    24-Dec-2015

  • View
    44

  • Download
    12

Embed Size (px)

DESCRIPTION

,

Transcript

<ul><li><p>1 </p><p>STRUKTUR ASAM NUKLEAT </p><p>Muhammad Alfinuha Nabil, 1306370442 </p><p>Kelompok HG 6 Vitamin A </p><p> Asam nukleat merupakan suatu bentuk polinukelotida yang tersusun atas monomer-</p><p>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 </p><p>Kata Kunci Asam nukleat, purin, pirimidin, adenin, guanin, timin, sitosin, urasil, deoxyriibonucleic acid, ribonucleic acid, gugus fosfat, gula pentosa, basa nitrogen. </p><p>SUB BAHASAN 1 STRUKTUR ASAM NUKLEAT SECARA UMUM </p><p>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). </p><p>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. </p><p>Gambar 1. Nukleutida sumber : http://sciencebiotech.net/ </p><p> Seperti yang dikatakan bahwa asam nukleat terdiri dari nukleotida. Tiap nukleotida terdiri </p><p>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 </p><p>http://sciencebiotech.net/</p></li><li><p>2 </p><p>Gambar 2. Nukleotida dan Nukleosida sumber: McMurry, Organic Chemistry: A Biological Approach </p><p> Apabila suatu nukleutida melepaskan gugus fosfatnya maka susunan tersebut dinamakan </p><p>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. </p><p>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. </p><p>Gambar 3. Perbedaan deoksiribosa dengan ribosa sumber : http://sciencebiotech.net </p><p> Selain itu, asam nukleat yang terdapat pada sel mengandung dua kelas basa nitrogen, </p><p>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. </p><p>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). </p></li><li><p>3 </p><p> Gambar 4. Basa nitrogen </p><p>sumber : http://www.sridianti.com/ </p><p>Adapun penjelasan masing-masing dari basa nitrogen tersebut dijelaskan berikut </p><p> 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. </p><p> Guanin Guanin adalah basa purin ditemukan di kedua DNA dan RNA yang berikatan eksklusif dengan sitosin membentuk ribonukleosida disebut guanosin atau deoksiribosa membentuk deoxyguanosine. </p><p> 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. </p><p> 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. </p><p> Urasil adalah basa pirimidin yang hanya terdapat pada RNA. Dalam RNA, urasil berikatan dengan adenin </p><p>Basa nitrogen ini memiliki beberapa sifat yang dapat mempengaruhi struktur asam nukleat, diantaranya yaitu: a. Stabilitas </p><p>Ikatan hidrogen diantara pasangan basa sama kuat dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air </p><p>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. </p><p>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. </p><p>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. </p><p>http://www.sridianti.com/</p></li><li><p>4 </p><p>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. </p><p>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 </p><p> Gambar 5. Ikatan Fosfodiester pada Rantai Polinukleotida. </p><p>Sumber : Nelson, David, L, &amp; Michael, M, Cox 2008, Principles of Biochemistry, 6th edn, W.H.Freeman and Company, New York </p><p>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. </p><p>Struktur asam nukleat ini dibagi menjadi empat tingkatan yang berbeda yaitu, primer, sekunder, tersier dan kuatener. </p><p>a. Struktur Primer </p><p>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. </p><p>Basa nitrogen yang purin (adenin, guanin) dan pirimidin {sitosin, timin (hadir dalam DNA saja), urasil (hadir dalam RNA saja)}. Gula 5 karbon adalah deoksiribosa untuk DNA dan gula ribosa pada RNA. Dasar purin, membentuk ikatan glikosidik antara mereka nitrogen dan 9 '9 - OH kelompok molekul gula. Dasar pirimidin, mereka membentuk ikatan glikosidik antara 1 'nitrogen dan 9' OH dari deoksiribosa tersebut. Dalam kedua purin dan pirimidin basis kelompok fosfat membentuk ikatan dengan molekul gula antara satu kelompok oksigen bermuatan negatif dan 5 </p></li><li><p>5 </p><p>'OH dari gula. Nukleotida membentuk hubungan fosfodiester antara 5 'dan 3' atom karbon, ini membentuk asam nukleat. Urutan nukleotida saling melengkapi satu sama lain. Contoh komplementer urutan AGCT adalah TCGA. </p><p>b. Struktur sekunder </p><p>Struktur sekunder adalah interaksi antara dasar. Struktur ini menunjukkan bagian mana helai terikat satu sama lain. Dua untai DNA dalam double helix DNA terikat satu sama lain dengan batas hidrogen. Nukleotida pada satu untai pasangan basa dengan nukleotida untai lainnya. Struktur sekunder DNA didominasi pasangan dasar dua helai polinukleotida membentuk heliks ganda. </p><p>c. Struktur tersier </p><p>Struktur tersier adalah bentuk tiga dimensi di mana seluruh rantai dilipat. Tersier pengaturan struktur berbeda dalam empat bentuk struktural: </p><p> Kiri atau kanan wenangan. </p><p> Panjang pergantian heliks. </p><p> Jumlah pasangan basa per giliran. </p><p> Perbedaan ukuran antara utama dan alur kecil. </p><p>d. Struktur Kuarter </p><p>Struktur kuarter adalah tingkat yang lebih tinggi dari organisasi asam nukleat. Struktur ini mengacu pada interaksi asam nukleat dengan molekul lain. Organisasi paling sering terlihat adalah bentuk kromatin yang menunjukkan interaksi dengan protein histon kecil. </p><p> SUB BAHASAN 2 </p><p>STRUKTUR DNA </p><p>Setelah sebagin besar ahli biologi yakin bahwa DNA merupakan materi geneteik, tantangan berikutnya adalah menentukan bagaimana struktur DNA dapat menyebabkan molekul tersebut berperan dalam pewarisan sifat. </p><p>Maurice Wilkins dan Rosalind Franklin telah meneliti struktur DNA dan mendapatkan bahwa sebagian besar DNA memiliki struktur umum dan kemungkinan srutur dimensi tiga yang sama. Hal ini didapatkan dari kemiripan pola difraksi x-ray yang didapatkannya. Franklin, seorang kristalografer sinar-X andal, melakukan percobaan penting yang menghasilkan foto yang memungkinkan Watson dan Crick menyimpulkan struktur heliks ganda DNA. </p><p>Gambar 6. Rosalind Franklin dan foto difraksi sinar-X buatannya Sumber : Campbell and Reece : Biology </p><p> Penelitian mendalam terhadap foto difraksi sinar-X DNA oleh Franklin tidak hanya </p><p>membuat Watson mengetahui bahwa DNA berbentuk heliks. Lebar heliks menunjukkan bahwa </p></li><li><p>6 </p><p>heliks tampaknya tersusun atas dua untai. Keberadaan dua untai itu melahirkan istilah yang akrab kita sebut sebagai heliks ganda (double helix). </p><p> Watson dan Crick mulai membangun model-model heliks ganda yang sesuai dengan hasil </p><p>pengukuran sinar-X. Watson membangun suatu model dengan basa-basa nitrogen yang menghadap ke sebelah dalam heliks ganda. Dalam model ini, kedua tulang punggung gula fosfat bersifat antiparalel artinya, subunit tulang punggung saling berlawanan arah (lihat gambar 7) </p><p>Gambar 7. Tulang Punggung Gula Fosfat dari Dua Untai DNA Sumber : Campbell and Reece : Biology </p><p>Model DNA Watson-Crick dapat diibaratkan seperti tangga dengan susunan fosfat-gula sebagai pegangan tangga dan pasangan basa purin-pirimidin sebagai anak tangga, seperti pada Gambar 7. Tangga ini bukanlah tangga yang lurus, melainkan berbentuk seperti spiral sehingga disebut dengan heliks. Bentuk heliks ini dikarenakan adanya interaksi-interaksi antarmolekul seperti gaya van der Waals pada tumpukan basa dan ikatan hidrogen antara basa di untai satu dan untaian lainnya. </p><p>Dalam struktur DNA ini, dua untaian (double helix) DNA bersama-sama terlilit mengelilingi suatu sumbu umum dalam heliks ganda bertangan kanan. Spiral dari heliks merupakan residu deoksiribosil yang dihubungkan oleh ikatan fosfodiester, dan basa dari deoksiribonukleutida ini berproyeksi tegak lurus ke dalam pusat heliks. Heliks ganda ini dipertahankan oleh ikatan hidrogen antara basa basa dari dua untaian DNA. Ikatan hidrogen secara spesifik terjadi antara adenin dari suatu untaian dan timin dari untaian lain, dan demikian juga pada guanin dan sitosin. Ikatan hidrogen pada adenin dan timin berjumlah 2 buah sedangkan pada guanin dan sitosin 3 buah. Hal ini menyebabkan ikatan antara guanin dan sitosin lebih kuat daripada adenin dan timin. Komposisi basa nitrogen adenin dan timin serta guanin dan sitosin selalu sama sehinga kandungannya dapat dinyatakan dengan A + T dan G + C. Sesuai Hukum Chargaff, perbandingan antara adenin dan timin serta guanin dan sitosin adalah 26% - 74 %. Semakin besar komposisi guanin dan sitosin maka semakin sulit untaian DNA tersebut dipisahkan karena seperti yang telah sijelaskan sebelumnya bahwa banyak ikatan antara guanin dan sitosin adalah 3 buah sedangkan adenin dan timin hanya dua buah. </p></li><li><p>7 </p><p>Setiap komplementer terdiri atas 10 pasangan basa dan berorientasi 36O. Kedua untaian ini juga bersifat anti paralel yang berarti bahwa ikatan 3-5-fosfodiester berlawanan arah pada kedua untaian. Pada kedua untaian ada bagian yang disebut lekukan minor dan lekukan mayor. Lekukan-lekukan ini berfungsi untuk temp...</p></li></ul>