radang: struktur asam nukleat

MAKALAH

STRUKTUR ASAM NUKLEAT

DI SUSUN

OLEH :

KELOMPOK 2:

ANAS KANEDI
DEVI PERMATA SARI

POPPI YULIANA

TAHUN AKADEMIK 2014/2015

AKADEMI ANALIS KESEHATAN HARAPAN BANGSA BENGKULU

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 jugapolinukleotida 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 Nukleat

1. Basa Nitrogen Heterosiklik

Basa nitrogen heterosiklik yang merupakan penyusun asam nukleat adalah turunan Purina dan pirimidina.

a) 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.

b) 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.

E. 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 interaksipenempatan (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).