BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Asam nukleat merupakan pengemban kode genetik 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 genetik 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.

B. Tujuan

Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut :

1. Menjelaskan pengertian, struktur, penggolongan, dan fungsi dari asam nukleat.

2. Menjelaskan perbedaan nukleotida dan nukleosida.

3. Menjelaskan struktur penggolongan, fungsi serta perbedaan RNA dan DNA.

C. Rumusan Masalah

Dalam makalah ini akan di bahas tentang:

1. Apa pengertian, penggolongan, dan fungsi asam nukleat?2. Bagaimana struktur asam nukleat?3. Apa perbedaan nukleotida dan nukleosida?4. Apa fungsi dan perbedaan RNA dan DNA?5. Bagaimana struktur RNA dan DNA?

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat dari biologi molekul penting bagi kehidupan, dan termasuk DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat). Bersama dengan protein, asam nukleat membentuk paling penting makromolekul , masing-masing ditemukan dalam kelimpahan dalam semua makhluk hidup, di mana mereka berfungsi dalam pengkodean, transmisi dan mengekspresikan informasi genetik.

Asam nukleat ditemukan oleh Friedrich Miescher pada tahun 1869. Studi Eksperimental asam nukleat merupakan bagian utama modern biologi dan penelitian medis , dan membentuk dasar untuk genom dan ilmu forensik , serta bioteknologi dan industri farmasi. Kemudian Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusun oleh suatu gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa.

Asam nukleat merupakan makromolekul yang tersusun dari polimer nukleotida. Asam nukleat memiliki fungsi utama dalam tubuh yaitu antara lain sebagai materi genetik dan juga koenzim.

Asam nukleat yang berperan sebagai materi genetik adalah DNA dan RNA. Sedangkan yang berperan sebagai koenzim antara lain adalah adalah ATP atau Adenosine Triphospate, NAD atau Nicotinamide-adenine Dinucleotide, dan lain-lain. Nukleotida sebagai monomer dari asam nukleat tersusun dari basa nitrogen, sebuah gula pentosa, dan gugus fosfat.

DNA atau Deoxyribonucleic Acid adalah asam nukleat yang berperan sebagi materi genetik dalam tubuh organisme. DNA berbentuk rantai ganda heliks dan tersusun dari satu gula deoksiribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen Adenin, Guanin, Timin, dan Sitosin.

RNA atau Ribonucleic Acid adalah asam nukleat yang juga berperan sebagai materi genetik yang ditranskirpsikan dari DNA. RNA berbentuk rantai tunggal dan tersusun dari satu gula ribosa, satu gugus fosfat dan basa nitrogen Adenin, Guanin, Urasil dan Sitosin.

ATP atau Adenosin Triphospate adalah asam nukleat yang berperan sebagai koenzim. Koenzim akan bekerjasama dengan enzim untuk melakukan sebuah fungsi. ATP tersusun dari tiga gugus fosfat, satu gula pentosa, dan satu basa nitrogen adenin. ATP dapat terhidrolisis menjadi ADP atau Adenosin Diphospate melalui hidrolisis.

Sedangkan koenzim lainnya adalah NAD atau disebut Nicotinamide-adenine Dinucleotide yang terdiri dari dua nukleotida yang dihubungkan dengan dua gugus fosfat dan mengandung basa nitrogen adenin dan yang lain adalah nikotinamida. NAD dapat berubah menjadi NADH. Jika NAD berfungsi sebagai oksidator, maka NADH berfungsi sebagai reduktor.

STRUKTUR KIMIA DAN KOMPONEN ASAM NUKLEAT

Asam nukleat utama di dalam inti sel adalah deoxyribonucleic acid (DNA). DNA mengandung gula pentosa deoksiribosa sebagai salah satu komponennya. DNA sekarang dikenal sebagai material genetik. Tipe asam nukleat yang lain adalah ribonucleic acid (RNA)

yang mengandung gula pentosa ribosa. Peran utamanya adalah transmisi informasi genetik dari DNA ke protein.

Molekul DNA sangat besar, bahkan lebih besar daripada protein, sedangkan ukuran molekul RNA relatif sama dengan protein. Hidrolisis sempurna DNA dan RNA oleh asam menghasilkan: basa nitrogen, 2-deoksi-D-ribosa (atau ribosa untuk RNA) dan ortofosfat. Ada dua tipe basa nitrogen dalam DNA dan RNA yaitu pirimidin dan  purin. Basa Pirimidin adalah turunan senyawa heterosiklik pirimidin:

Gambar 6.1 Struktur pirimidin.Basa purin adalah turunan senyawa cincin fusi purin:

Gambar 6.2 Struktur purin.

Basa pirimidin    Basa pirimidin dalam DNA adalah timin dan sitosin, sedangkan dalam RNA adalah urasil dan sitosin. Ketiga jenis basa ini berbeda dalam tipe dan posisi gugus kimia yang terikat pada cincin.•    Timin adalah: 5 metil-2,4-dioksipirimidin•    Sitosin adalah: 2-oksi-4-aminopirimidin•    Urasil adalah: 2,4-dioksipirimidinBerikut adalah struktur kimia dari ketiga jenis basa nitrogen tersebut

Gambar 6.3 Struktur Timin, sitosin dan urasil.

Basa Purin    Basa purin yang terdapat dalam DNA dan RNA adalah adenin dan guanin. Keduanya berbeda dalam tipe dan posisi gugus kimia yang terikat pada cincin purin.    Adenin adalah: 6-aminopurin    Guanin adalah: 6-oksi-2-aminopurinBerikut adalah struktur kimia dari kedua basa purin tersebut

Gambar 6.4 Struktur adenin dan guanin.

Bentuk Tautomerik Pirimidin dan Purin    Semua basa pirimidin dan purin dan berada dalam bentuk isomer alternatif yaitu tautomer.  Sebagai contoh, urasil dapat berada dalam bentuk enolnya seperti berikut:

Gambar 6.5 Bentuk keto dan enol dari urasil.

Tanda panah tebal menunjukkan bahwa bentuk keto adalah yang lebih banyak terdapat pada pHnetral.

Gula pentosa    Gula dalam DNA adalah 2-deoksi-D-ribosa, dan dalam RNA adalah D-ribosa. Berikut adalah struktur kimia gula pentosa yang terdapat dalam DNA dan RNA:

PENGGOLONGAN ASAM NUKLEAT

Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara protein danasam nukleat disebut nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan polimer sepertiprotein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. Salah satu contoh nukleutida asam nukleat bebas adalah ATP yang berfungsi sebagai pembawa energy.

1. DNA (deoxyribonucleic acid)

Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain sehingga membentuk rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat.

Secara kimia DNA mengandung karakteri/sifat sebagai berikut:

* Memiliki gugus gula deoksiribosa.

* Basa nitrogennya guanin (G), sitosin (C), timin (T) dan adenin (A).

* Memiliki rantai heliks ganda anti paralel

* Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama banyak dan berpasangan spesifik satu dengan lain. Guanin selalu berpasangan dengan sitosin (G±C), dan adenidan adenin berpasangan dengan timin (A – T), sehingga jumlah guanin selalu sama dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.

2. RNA (Ribonukleat acid)

Asam ribonukleat adalah salah satu polimer yang terdiri atas molekulmolekul ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomer 3 dengan atom C nomer 5 pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat. Ada 3 macam RNA, yaitu tRNA (transfer RNA), mRNA (messenger RNA) dan rRNA (ribosomal RNA). Ketiga macam RNA ini mempunyai fungsi yang berbeda-beda,tetapi ketiganya secara bersama-sama mempunyai peranan penting dalam sintesis protein

PERBEDAAN RNA DAN DNA

1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah deoksiribosa.2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda. Bentuk molekul RNA bukan heliksganda, tetapi

berupa rantai tunggal yang terlipat sehingga menyerupai rantai ganda3. RNA mengandung basa Adenin, Guanin dan Sitosin seperti DNA, tetapi tidak mengandung

Timin. Sebagai gantinya, RNA mengandung Urasil. Dengan demikian bagian basa pirimidin RNA berbeda dengan bagian basa pirimidin DNA.

4. Jumlah Guanin adalah molekul RNA tidak perlu sama dengan Sitosin, demikian pula jumlah adenin tidak harus sama dengan Urasil.

STRUKTUR DNA DAN RNA

Asam nukleat biasanya tersusun atas DNA dan RNA yang terdiri dari monomer nukleotida, dimana nukleotida ini biasanya tersusun atas gugus fosfat, basa nitrogen,dan gula pentosa serta kelompok basa purin dan piridin seperti: adenine, guanine, sitosin, timin dan danurasil.

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 pirimidin). 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 nucleoprotein.Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah ribose Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasaldari 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.

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 atomC-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 basapurin 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 pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin dan basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida. Hipoksantin dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atauinosin. DNA pada bakteri ternyata mengandung hidroksi metilsitosin.

Demikian pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat metalbasa purin atau basapirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-Ndimetilguanin.

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) (asamadenilat)

Guanin nukleotida atau Guanosinmonofosfat (GMP) (asamguanilat)

Hipoksantin nukleosida atau Inosinmonofosfat (IMP) (asaminosinat)

Urasil Nukleotida atau Uridinmonofosfat (UMP) (asam uridilat)

Sitidin nukleotida atau Sitidinmonofosfat (SMP) (asam sitidilat)

Timin nukleotida atau Timidinmonofosfat (TMP) (asam timidilat)

Molekul nukleosida merupakan suatu N-glikosida yaitu ikatan pada atom N dari sebuah basa yang terikat pada molekul gula pada atom C nomor 1. Basa Nitrogen yang terikat dapat berupa purin atau pirimidin.

Nukleotida merupakan ester fosfat dari nukleosida, dimana gugus hidroksil pada gula pentosa diesterifikasi dengan fosfat anorganik lihat Gambar 14.59. Gugus hidroksil yang teresterifikasi pada nukleotida DNA dan RNA adalah pada posisi 3’ maupun 5’ pada gula pentosa. Nukleotida DNA dinamai sebagai ester 3’ atau 5’-monofosfat dari nukleosida.

Saran

Makalah ini dibuat untuk menambah pengetahuan pembaca tentang asam nukleat. Jadi, penulis membutuhkan kritik dan saran dari pembaca agar makalah ini lebih sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

Alberts, Bruce dkk. 2007. Biologi Molekuler dari Walter your. NCBI.

Berg, Jeremy Mark dkk. 2007. Biokimia. WH Freeman: San Francisco.

Dahm, R. 2008. Menemukan DNA: Friedrich Miescher dan tahun-tahun awal penelitian asam nukleat" Manusia genetika . ISSN 0340-6717

Jeremy M Berg, John L Tymoczko, dan Lubert Stryer, Biokimia 5th edition, 2002, WH Freeman.

Saenger , Wolfram. Prinsip Struktur Asam Nukleat. Springer-Verlag: New York.

Stryer, Lubert dkk. 2007. Biokimia. WH Freeman : San Francisco .