BAB I
PENDAHULUAN
Sel
mempunyai 2 jenis molekul pembawa informasi genetik, yaitu DNA ( asam
deoksiribonukleat) dan RNA ( asam ribonukleat). DNA menyimpan informasi genetik
yang spesifikuntuk setiap individu dan juga spesifik untuk spesies tertentu. Informasi
genetik ini harus diwariskan ke generasi berikutnya untuk mempertahankan
identitas suatu spesies. RNA berperan dalam ekspresi informasi genetik yang
terdapat dalam kromosom. Bentuk langsung ekspresi genetik adalah urutan asam
amino protein.
BAB II
ISI
A.
STRUKTUR ASAM NUKLEAT
Asam nukleat merupakan salah satu
makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme
karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan
juga polinukleotida
karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap
nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa,
dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N). (anonim.
biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/)
Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat
atau ribonucleic acid
(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan
di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula
pentosanya. (anonim. biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/)
Asam deoksiribonukleat dan asam ribonukleat merupakan polimer linier,
tidak bercabang dan tersusun atas nukleotida.Bahan genetik pada jasad prokariot
tidak dikemas di dalam suatu struktur yang jelas karena pada sel prokariot
tidak terdapt inti sel (nukleus). Hal yang berbeda dengan bahan genetik utama
jasad eukariot yang terdapat di dalam struktur nukleus. (Triwibowo Yuwono,
Biologi molekuler)
B. NUKLEOTIDA
DAN NUKLEOSIDA
1.
Nukleotida
Nukleotida
terdiri atas tiga bagian yaitu:
a.
Basa
nitrogen terdiri dari purin dan pirimidin. Basa urin mempunyai dua buah cincin
(bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik).
Pada DNA dan RNA, purin terdiri atas : adenin (A) dan guanin (G), untuk
pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA, yaitu pada DNA basa pirimidin
terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada basa timin, sebagai
gantinya terdapat urasil (U). Akan tetapi ada perkecualian, yaitu bahwa pada
beberapa molekul tRNA terdapat basa T, sedangkan pada beberapa bakteriofag
DNA-nya tersusun atas U dan bukan basa T. Cincin purin atau pirimidin, yaitu
basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 suatu molekul gula ( ribosa atau
deoksiribosa) melalui ikatan N-glikosidik.
Gambar
Struktur basa purin dan pirimidin
Gambar ikatan glikosidik
b.
Molekul
gula dengan 5 atom C (pentosa)
Pada
RNA gulanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gulanya adalah deoksiribosa.
Perbedaan antara kedua bentuk gula tersebut terletak pada atom C nomor 2. Pada
RNA,atom C nomor 2 berikatan dengan gugus hidroksil (OH) sedangkan DNA atom C
nomor 2 berikatan dengan atom H.
Gambar a. gula ribosa b. gula deoksiribosa
c.
Gugus
fosfat yang berikatan pada atom C nomor 5 melalui ikatan fosfodiester. Gugus
fosfat inilah yang menyebabkan asam nukleat bermuatan negatif kuat.
Gambar ikatan fosfodiester antar nukleotida
Gambar Struktur nukleotida
2.
Nukleosida
Nukleosida merupakan prekusor yang
serupa dengan nukleotida namun tidak memiliki gugus fosfat. Jadi nukleosida
terdiri dari gugus gula pentosa dan basa nitrogen saja.
Gambar Struktur nukleosida
C.
STRUKTUR DNA
DNA
merupakan makromolekul yang berupa benang yang sangat panjang yang terbentuk
dari sejumlah besar deoksiribonukleotida, yang masing-masing tersusun dari satu
basa nitrogen, satu pentose dan satu gugus fosfat. Ada dua jenis pentosa yaitu
deoksiribosa dan ribosa. Ini merupakan hal yang membedakan antara DNA dan RNA.
Dinamakan DNA bila mengandung deoksiribosa dan dinamakan RNA bila mengandung
ribosa. Basa nitrogen pada molekul DNA akan membawa informasi genetic sedangkan
gula dan gugus fosfat mempunyai peran structural. Deoksi pada deoksiribosa
menyatakan bahwa gula ini kekurangan satu atom oksigen yang adapada ribosa
sebagai senyawa induknya. (Ai Djuminar, Biologi molekuler)
Basa
nitrogen merupakan derivat purin dan pirimidin. Basa purin dan pirimidin merupakan
senyawa heterosiklik yaitu senyawa yang berbentuk siklik ( cincin ) yang
mengandung unsur karbon dan non-karbon ( hetero ). Sebagai atom hetero yang
paling sering ditemukan dalam biologi adalah unsur nitrogen. Basa purin dalam
DNA adalah adenine ( A ) dan guanin ( G ) dan basa pirimidinnya adalah timin (
T ) dan sitosin ( C ).
Isi
informasi DNA ( kode genetik ) terletak dalam rangkaian yang didalamnya
tersusun monomer deoksiribonukleotida purin dan pirimidin. Polimer tersebut
memiliki polaritas, salah satu ujungnya mempunyai gugus terminal 5’- hidroksil
atau fosfat, sedang ujung lainnya memiiki moeitas 3’- fosfat atau hidroksil. (Ai
Djuminar, Biologi molekuler)
DNA
merupakan untaian ganda ( double heliks ) yang dipertahankan urutannya oleh
ikatan hydrogen diantara basa purin dan pirimidin masing-masing molekul linier.
Tulang punggung DNA yang bersifat tetap disepanjang molekul terdiri dari
deoksiribosa yang berikatan dengan gugus fosfat. Khususnya ujung 3’- hidroksil
pada bagian gula sebuah deoksiribonukleosida yang disambungkan pada ujung 5’-
hidroksil gula yang berdekatan melalui jembatan fosfodiester. (Ai Djuminar,
Biologi molekuler)
Ciri-ciri
DNA menurut Watson dan Crick
a.
Merupakan
untaian heliks polinukleotida yang melingkar melalui satu sumbu. Kedua rantai
mempunyai arah yang berlawanan ( 5’ ke 3’ dan 3’ ke 5’ )
b.
Basa
purin dan pirimidin terdapat dibagian dalam heliks, sedangkan unit fosfat dan
deoksiribosa terdapat dibagian luar
c.
Diameter
heliks sebesar 20 A0, jarak antara basa yang bersbelahan adalah 3,4 A0
pada poros helik dengan sudut rotasi sebesar 360. Putaran
heliks berulang setelah 10 residu pada setiap rantai yaitu pada interval 34 A0.
d.
Kedua
rantai saling berhubungan melalui ikatan hydrogen antara pasangan basanya yaitu
A dengan T dan G dengan C.
e.
Urutan
basa sepanjang rantai polinukleotida tidak dibatasidengan cara apapun. Urutan
basa yang tepat tersebutmengandung informasi genetik.
Atom-atom
hydrogen pada basa purin dan pirimidin mempunyai posisi tertentu. Adenin
membentuk 2 ikatan hydrogen dengan timin, guanin membentuk 3 ikatan hydrogen
dengan sitosin, maka ikatan G-C lebih kuat 50%. Adenin yang merupakan basa
purin selalu berikatan dengan timin yang merupakan basa dari pirimidin dan
Guanin yang merupakan basa purin selalu berikatan dengan sitosin yakni basa
pirimidin sehingga susunan basa pada DNA tidak random atau acak tetapi
bersesuaian yang disebut basa komplementer. Ikatan hidrogen pada rantai DNA
menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling
komplementer, artinya jika pada basa salah satu rantai diketahui maka basa pada
rantai yang lain dapat ditentukan.(Ai Djuminar, Biologi molekuler)
Gambar
Ikatan Hidrogen antara basa nitrogen
D.
STRUKTUR RNA
Pada dasarnya
struktur RNA sangat mirip dengan struktur DNA. RNA juga merupakan suatu
polinukleotida, nukleotioda pada RNA juga tersusun dari komponen gula, gugus
fosfat, dan basa nitrogen. Basa nitrogen pada RNA juga ada 4 jenis. Namun Gula
pentosa pada RNA adalah gula ribosa, bukan deoksiribosa sebagaimana DNA. Pada
RNA tidak terdapat basa timin, sebagai gantinya terdapat basa urasil, basa ini juga dari golongan pirimidin
sebagaimana timin. Dalam sel eukariot, RNA merupakan rantai polinukleotida
tunggal, bukan rantai heliks ganda sebagaimana DNA. Terdapat beberapa hal yang
perlu diperhatikan dalam memahami struktur RNA, antara lain:
1.
Gula
Ribosa
Ribosa
memiliki struktur sama dengan deoksiribosa, perbedaannya adalah pada atom C-2‟
terdapat gugus OH. Pada deoksiribosa oksigen pada gugus OH hilang oleh karena
itu disebut deoksiribosa. Komponen dan urutan atom lain dalam gula ribosa ini
sama dengan gula deoksiribosa, bahkan tempat perlekatan gugus fosfat dan basa
nitrogen pun sama.
2.
Urasil
dan Timin
Struktur
urasil juga sangat mirip dengan timin, karena keduanya termasuk basa pirimidin.
Perbedaannya bila C-5 pada timin memiliki gugus CH3 maka pada urasil
hanya ada satu H. seperti pada sitosin. Tetapi urasil dan timin berbeda dengan
sitosin pada N-3. Urasil setelah berikatan dengan gula menjadi nukleosida
disebut uridin. Sebagaimana timin, uridin
hanya dapat berpasangan dengan adenin.
3.
Polinukleotida
Rantai
polinukleotida RNA dalam keadaan normal bukan merupakan untaian pita ganda
sebagaimana DNA. Tetapi hal ini tidak berarti basa nitrogennya kehilangan sifat
untuk selalu berpasangan. Bila pita RNA bertemu dengan pita RNA lain yang
urutan basanya cocok maka juga akan
membentuk pasangan pita. Bahkan dalam keadaan tertentu rantai RNA ini dapat
menekuk dan membentuk pita ganda sebagai contohnya yakni pada virus, karena
virus umumnya tidak mempunyai DNA
sebagai materi genetiknya tetapi memiliki RNA sebagai materi genetic untuk
diturunkan pada generasi selanjutnya, RNA ini disebur RNA genom . Semua RNA asalnya merupakan pita komplemen DNA,
melalui suatu proses yang disebut transkripsi tersusunlah urutan nukleotida yang akan menjadi pita RNA.
(anonim,http://mochammadiqbal.file.wordpress.com/2011/07/makalah-1-gen-rna-genom-iqbal-ale.pdf
)
Sifat
kimia RNA berbeda dengan DNA
Asam ribonukleat (RNA) merupakan polimer
ribonukleotida purin dan pirimidin yang dihubungkan menjadi satu melalui
jembatan 3’,5’-fosfodiester yang analog dengan yang terdapat pada DNA.
Beberapa
perbedaan yang spesifik antara RNA dengan DNA adalah;
a.
Moeitas
gula dalam RNA sebagai tempat melekatnya fosfat dan basa purin serta pirimidin
adalah ribosa
b.
Komponen
pirimidin RNA berbeda dengan komponen pirimidin DNA, Rna tidak memilki Timin
(T) tetapi mengandung Urasil (U).
c.
RNA
terdapat sebagai seutas tunggal. Namun dengan rangkaian basa komplementer yang
mempunyai polaritas berlawanan, maka unta tunggal RNA dapat terlipat seperti
penjepit rambut sehingga memiliki ciri-ciri untai ganda.
d.
Karena
molekkul RNA merupakan untai tunggal yang dilengkapi hanya dengan salah satu diantara
dua utas untai gen, kandungan G tidak harus sama dengan kandunga C dan juga
kandungan A tidak harus sama dengan kandunga U.
e.
RNA
dapat dihidrolisa oleh alkali menjadi senyawa siklik 2’,3’diesterdari
mononukleotida yaitu senyawa yang tidak dapat dibentuk dari DNA yang diproses
dengan alkali karena tidak terdapatnya gugus 2’-hidroksil.
E.
JENIS-JENIS DAN FUNGSI RNA
Dalam
semua organisme prokariot dan eukariot, terdapat tiga kelompok utama molekul
RNA yaitu messenger RNA ( mRNA, RNA duta, RNA caraka ), transfer RNA (tRNA) dan
ribosomonal RNA (rRNA). Setiap kelompok berbeda satu sama lain berdasarkan
ukuran, fungsi dan stabilitas umum. (Ai Djuminar, Biologi molekuler)
RNA
terdapat dalam 2 jenis:
1.
RNA
genetik/ genom
RNA genetik
adalah RNA yang berfungsi menyediakan sifat genetik seperti layaknya DNA, dapat
berbentuk untai tungggal maupun double helix seperti DNA. RNA jenis ini
terdapat pada virus.
Pada
organisme-organisme eukariotik seluruh materi genetiknya berupa DNA (Deoksiribose Nukleic Acid),
pada organisme ini RNA berperan sebagai komponen sistem dalam proses penyusunan
protein. Namun pada beberapa jenis virus, seperti TMV dan Influenza, RNA
berperan sebagai materi genetik utama, sebab, virus-virus dari golongan ini
tidak memiliki DNA sebagai materi genetiknya (Suryo, 2004). RNA yang terdapat
di dalam virus-virus tersebut dinamakan sebagai RNA Genom, dikarenakan RNA
inilah yang berperan sebagai penyimpan informasi genetik dan mempengaruhi
sifat-sifat dari virus tersebut.
Semakin banyak
virus-virus yang teridentifikasi dan dipelajari, semakin jelas bahwa banyak
dari virus-virus ini tersusun atas RNA dan protein (tanpa DNA). Dari semua
penelitian-penelitian akhir-akhir ini diketahui ‘Virus RNA’ ini menyimpan
informasi genetiknya pada asam nukleat, bukan pada proteinnya, sama dengan
makhluk hidup yang lainnya. Namun pada virus-virus ini materi genetiknya berupa
RNA.
2.
RNA
non-genetik
a.
Messenger
RNA (mRNA, RNA data)
Merupakan
molekul RNA sitoplasma yang berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis protein di
dalam ribosom melalui proses translasi, mRNA mengalihkan informasi genetik dari
DNA ke mesin pembuat protein (ribosom). mRNA mempunyai ukuran dan stabilitas
paling heterogen. Semua anggota kelompok berfungsi sebagai pembawa pesan
(messenger) dan masing – masing anggota bertindak sebagai cetakan. Pada cetakan
ini terjadi polimerisasi rangkaian asam amino yang spesifik sehingga terbentuk
molekul protein yang spesifik. mRNA dalam sel eukariot memiliki ciri kimiawi
yang khas. Ujung 5’ pada mRNA “ditutup” (cap,capping) oleh 7’ – metilguanosin
trifosfat yang berkaitan dengan 2’-O- metilribonukleotida pada gugus 5’-
hidroksil melalui tiga gugus fosfat. Tutup tersebut terlibat dalam pengenalan
mRNA melalui mesin translasi dan membantu menstabilkan mRNA terhadap seragam
enzim 5’-eksonuklease. Ujung 3’- hidroksil pada molekul mRNA , mengikat polimer
residu adenilat dengan panjang 20 – 250 nukleotida,ini dinamakan “ekor”, poli
(A). Fungsi dari ekor poliA adalah mempertahankan stabilitas mRNA Spesifik
didalam sel dengan cara mencegah serangan enzim 3’- eksonuklease.
Gambar
mRNA fase translasi
Dalam
mamalia termasuk sel manusia, memiliki molekul RNA lain yang disebut hnRNA dan
snRNA. Heterogenous nuclear RNA (hnRNA) adalah molekul RNA inti yang
mempunyai ukuran sangat heterogen dan sangat kompak. Molekul hnRNA akan
diproses untuk menghasilkan molekul mRNA (prekursor;pemula) yang kemudian
memasuki sitoplasma dan menjadi cetakan bagi sintesis protein.
b. Transfer RNA (tRNA)
tRNA
berfungsi untuk membawa asam amino aktif ke ribosom untuk membantuk polipeptida
yang bsesuai dengan urutan yanng ditentukan oleh mRNA sebagai acuannya. Molekul
tRNA bertindak sebagai penyelaras ( adapter) untuk translasi informasi dalam
rangkaian nukleotida mRNA menjadi asam amino spesifik.
Semua
molekul tRNA mengandung 4 lengan utama. Lengan akseptor terdiri atas sebuah
batang berpasangan basa yang berakhir dengan rangkaian CCA (5’ ke 3’). Lengan
anti kodon pada ujung suatu batang berpasangan basa akan mengenali kodon
(nukleotida triplet) pada cetakan mRNA. Lengan tersebut mempunyai rangkaian
nukleotida yang bersifat melengkapi kodon
dan bertanggung jawab atas spesifitas tRNA. Lengan D diberi nama
berdasarkan keberadaan basa dihidrouridin dan lengan TѰC untuk rangkaian T,
pseudouridin serta C. Lengan tambahan merupakan sifat tRNA yang paling
berfariasi dan memberikan landasan untuk klasifikasi. tRNA merupakan molekul
adaptor pada sintesa protein karena tRNA mengandung suatu situs untuk
peningkatan asam amino dan suatu tempat pengenalan untaian cetakan .
Gambar Struktur dua dimensi
molekul RNAt, struktur sekunder, berdasar model yang diajukan oleh Holley.
c.
Ribosomonal
RNA (rRNA)
Ribosom
merupakan struktur nukleoprotein sitoplasma yang bertindak sebagai mesin bagi
sintesis protein dari cetakan mRNA. Pada
ribosom molekul mRNA dan tRNA saling berinteraksi untuk melakukan translasi
menjadi informasi molekul protein spesifik yang ditranskripsikan dari gen.
Fungsi
molekul rRNA dalam partikel ribosom diperlukan untuk penyusunan ribosom (peran
struktural yang turut membentuk ribosom ) dan mempunyai peranan peting dalam
pengikatan mRNA pada ribosom serta translasinya.
Gambar Struktur ribosom. Ribosom tersusun oleh RNA
ribosom dan protein.
d. RNA inti kecil yang interogen/stabil
(hnRNA=heterogenous nuclear RNA)
heterogenous nuclear RNA merupakan
hasil langsung dari transkripsi DNA, dikenal dengan pre-mRNA.
Gambar hnRNA ditengah
Sejumlah
besar spesies RNA inti kecil yang stabil, khas, dan sangat bertahan lama,
ditemukan sel eukariot. Mayoritas molekul ini terdapat sebagai
ribonukleoprotein dan tersebar dalam inti, sitoplasma atau keduanya. Ukuranya
berkisar antara 90 – 300 nukleotida dan terdapat dalam 100.000 – 1.000.000 kopi
per sel.
e.
RNA
inti yang kecil (snRNA = small nuclear RNA)
Secara
bermakna turun terlibat dalam pemrosesan mRNA dan regulasi sel. Dari beberapa
snRNA U1, U2, U4, U5, dan U6 (daerah yang kaya akan urasil) turut terlibata
dalam pengeluaran intron (untai penyela pada sel eukariot) serta pemrosesan
hnRNA menjadi mRNA.
Gambar
snRNA
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan:
1.
Asam
nukleat ada 2 yaitu asam ribosa dan asam deoksiribosa
2.
Nukleotida
merupakan prekusor asam nukleat yang terdiri dari gugus gula pentosa, basa
nitrogen dan gugus fosfat.
3.
Nukleotida
merupakan prekusor yang serupa dengan nukleotida namun tidak memiliki gugus
fosfat. Jadi nukleosida terdiri dari gugus gula pentosa dan basa nitrogen saja.
4.
Adenin
membentuk 2 ikatan hydrogen dengan timin, guanin membentuk 3 ikatan hydrogen
dengan sitosin, maka ikatan G-C lebih kuat 50%.
5.
Ikatan
hydrogen adalah ikatan antara 2 basa nitrogen
Ikatan glikosida adalah ikatan antara
gula dan basa nitrogen
Ikatan fosfodiester adalah ikatan gula
dengan fosfat.
6.
Dalam
DNA jumlah basa nitrogen adenin (A) sama dengan jumlah timin (T) dan jumlah
basa nitrogen sitosin (C) sama dengan jumlah guanin (G).
7.
DNA
mengandung gen, informasi yang mengatur sintesis protein dan RNA
8.
rRNA
merupakan komponen dari ribosom yang merupakan mesin biologis pembuat protein.
9.
mRNA
merupakan bahan pembawa informasi genetik dari gen ke ribosom.
10. tRNA merupakan bahan yang
menerjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutan asam amino
Daftar Pustaka
·
Yuwono,
Triwibowo. 2005. Biologi Molekuler.
Jakarta: Erlangga
·
Djuminar,
Ai. 2005. Biologi Molekuler.
·
http://www.news-medical.net/health/RNA-Structure-%28Indonesian%29.aspx
·
ocw.usu.ac.id/.../bbc115_slide_asam_nukleat_atau_nucleic_acid.pdf
·
biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/
·
elearning.gunadarma.ac.id/docmodul/biokimia/bab%2012.pdf
·
www.faperta.ugm.ac.id/newbie/mikro/irfan.../Asam%20Nukleat.ppt
·
http://biomol.wordpress.com/bahan-ajar/asam-nukleat/
·
http://www.scribd.com/doc/49858001/Struktur-Asam-Nukleat
·
desybio.files.wordpress.com/2010/03/rna_sstrand.jpg&imgrefurl=
·
http://desybio.wordpress.com/2010/03/30/struktur-rna/
·
http://treesnasmart.blogspot.com/2010/01/dna.html
0 komentar:
Posting Komentar