Komponen Penyusun Asam Nukleat
Asam nukleat (nucleic acid ) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus. Asam nukleat pertama kali ditemukan tahun 1868 oleh ahli biokimia berkebangsaan Swiss, Friedrich Miescher (1844-1895). Dia mengisolasi sel-sel nanah yang kemudian dibubuhi pepsin dan HCl sebelumnya guna mencerna proteinnya sehingga yang tersisa hanyalah nukleus sel tersebut. Setelah dikocok dengan campuran eter maka akan menghasilkan asam yang ia namakan nuklein yang banyak mengandung nitrogen dan fosfor. Pada tahun 1880 Richard Altman berhasil memperoleh nuklein yang tidak mengandung protein, ia berpendapat bahwa nuklein yang didapat oleh Friedrich Miescher ini lebih tepat dinamai asam nukleat. Setelah itu, pada tahun 1889 Albrecht Kossel menemukan bahwa asam nukleat mengandung karbohidrat, asam, dan basa. Dengan analisis yang lebih sempurna, Emil Fischer (ahli kimia bangsa Jerman) menemukan bahwa basa yang terdapat dalam asam nukleat merupakan derivat pirimidin dan purin. Kemudian, Lavene ahli biokimia kelahiran Rusia yang merupakan murid dari Kossel berhasil mengidentifikasi dua karbohidrat penyusun asam nukleat ialah ribosa (deoksiribosa thn. 1929 dan ribosa thn.1909). Ia juga berpendapat bahwa fosfor berfungsi sebagai pengikat dalam ikatan kovalen antara molekul gula dan molekul pirimidin atau purin. Ikatan nukleotida ditemukan oleh Alexander Todd, tahun 1940an. Pada tahun 1951, James Watson, Francis Crick, dan Maurice Wilkins melakukan penelitian terhadap kromosom dan dapat menemukan bentuk molekul DNA yang sebenarnya. Akhirnya pada tahun 1962, mereka berhasil mendapatkan mendapatkan nobel. Berdasarkan hasil analisis kimia yang dilaksanakan diketahui bahwa asam nukleat merupakan
persenyawaan
makromolekul.
Asam
nukleat
sering
dinamakan
juga
polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai mempunyai tiga komponen utama, yaitu : a. Basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N), yang merupakan derivat pirimidin atau purin dengan struktur kimia serupa cincin aromatik heterosiklik (mengandung C dan N) b. Gula pentosa, mengandug lima atom C, berupa ribosa atau deoksiribosa
c. Gugus fosfat, yang mengikat molekul basa nitrogen dengan gula pentosa dengan ikatan ester.
Gambar 1. Molekul Sederhana Asam Nukleat
Berdasarkan kemampuannya mengikat H
+
basa nitrogen yang terdapat dalam asam
nukleat dapat di golongkan menjadi dua yaitu basa pirimidin dan basa purin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Basa nitrogen berikatan dengan ikatan-b pada atom karbon nomor1' dari gula ribosa atau deoksiribosa. Pirimidin berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur cincinnya. Sedangkan Purin berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.
Gambar 2. Struktur Cincin Basa Purin dan Basa Pirimidin
Pada DNA dan RNA, basa purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Untuk basa pirimidin terdapat perbedaan antara DNA dan RNA. Basa pirimidin DNA terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U).
Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.
Gambar 3. (ki-ka) Struktur Kimia Basa Purin - Basa Pirimidin
Selain komponen basa nitrogen, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat (DNA dan RNA) ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom oksigen (O) pada posisi C nomor 2' sehingga dinamakan gula 2'-deoksiribosa.
Gambar 4. (ki-ka) Struktur Kimia Deoksiribosa dan Ribosa
Gugus fosfat pada asam nukleat bersifat asam. Hal ini terjadi karena dalam suatu +
larutan melepaskan ion H , maka gugusan fosfat tersebut biasanya berada sebagai ion negatif. Asam nukleat bersifat asam karena sifat asam pada gugus fosfatnya lebih kuat daripada sifat basa nitrogennya.
Gambar 5. Struktur Kimia Gugus Fosfat
Nukleosida dan nukleotida
Persenyawaan antara gula pentosa dengan basa disebut nukleosida. Posisi atom C
1’
(tanda aksen untuk membedakan) pada gula akan berikatan dengan posisi 9 ( N -9) pada basa purin atau posisi 1 ( N -1) pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidik atau glikosilik. Nukleosida diberi nama menurut jenis basa nitrogennya, derivat pirimidin mendapat akhiran idin, derivat purin mendapat akhiran -osin. Nama nukleosida yang mengandung gula deoksiribosa diberi awalan -deoksi. Tabel 1. Tata Nama Nukleosida Nama Nukleosida
Jenis Basa Nitrogen
Gula Ribosa
Gula Deoksiribosa
Pirimidin
- Timin
- Timidin
-
Deoksitimidin
- Sitosin
- Sitidin
-
Deoksisitidin
- Urasil
- Uridin
-
Tidak Ada (RNA)
- Adenin
-
Adenosin
-
Deoksiadenosin
- Guanin
-
Guanosin
-
Deoksiguanosin
Purin
Asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa nukleotida, satu molekul nukleotida terdiri atas persenyawaan dari gula pentosa, basa nitrogen dan fosfat. Jadi, setiap nukleotida pada asam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Nama nukleotida berakhiran -ilat, jika pentosanya deoksiribosa maka namanya diberi awalan deoksi. Tabel 2. Tata Nama Nukleotida Nama Nukleotida
Jenis Basa Nitrogen
Gula Ribosa
Gula Deoksiribosa
Pirimidin
- Timin
- Timidilat
-
Deoksitimidilat
- Sitosin
- Sitidilat
-
Deoksisitidilat
- Urasil
- Uridilat
-
Tidak Ada (RNA)
- Adenin
-
Adenilat
-
Deoksiadenilat
- Guanin
-
Guanilat
-
Deoksiguanilat
Purin
Pengertian nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ADP (adenosin difosfat) dan ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat. ATP ini berperan penting dalam penyimpanan dan pelepasan enegi dalam sel. Kedua ikatan fosfat pada ujung ATP banyak mengandung energi, jika ikatan ini lepas maka energi dapat digunakan untuk kegiatan sel. Energi akan digunakan untuk berbagai kegiatan antara lain oleh UTP (Uridin trifosfat) untuk pembentukan polisakarida dan bersama GTP, STP dan ATP membentuk RNA. Pembentukan Selulosa dan protein oleh GTP dan ATP serta pembentukan Lipid oleh STP. Untuk pembentukan DNA dibuat oleh d-ATP, d-GTP, d-TTP dan d-STP ( d-deoksi).
Gambar 6. Deoksi Adenosin Triphosfat (d-ATP)
Peranan Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan makromolekul yang terdiri atas polimer nukleotida yang sangat berperan penting dalam kegiatan sel di tubuh makhluk hidup. Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut, yaitu asam deoksiribonukleat (ADN) dan asam ribonukleat (ARN). Peranan asam nukleat pada ADN dengan ARN sangat berbeda. 1. Peranan ADN
Pembawa informasi genetik yang akan menentukan fenotif sel. Informasi genetik ini awalnya ditranskripsi ke dalam molekul ARN dan selanjutnya ARN akan menerjemahkan menjadi asam amino. Asam amino ini merupakan penyusun protein, jadi informasi genetik pada asam nukleat diubah menjadi protein (sintesis protein).
Melaksanakan replikasi sendiri. Setiap kromosom mengandung sebuah molekul ADN, ketika sel digandakan maka ADN ini berfungsi untuk menyelenggarakan pembelahan kromosom.
DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dll.)
2. Peranan ARN
ARN-duta (ARN-d) atau messenger RNA (m-RNA) berfungsi untuk membawa informasi genetik ke ribosom dalam bentuk kodon untuk memerinci urutan asam amino dalam rantai polipeptida yang di bentuk.
ARN-pemindah (ARN-p) atau transfer RNA (tRNA) berfungsi untuk mengidentifikasi asam amino sesuai dengan informasi genetik yang di bawa oleh ARN-d dan kemudian mengangkutnya ke ribosom.
ARN-ribosom (ARN-r) atau Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen unit-unit ribosom yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein.
Daftar Pustaka Amar. 2010. Asam Nukleat. dalam http://nengdesni.blog.com/2010/12/09/asam-nukleat/. (diakses tanggal 3 Mei 2012) Suwirna, Wayan. 2001. Buku Ajar Biologi Sel. Singaraja : IKIP Negeri Singaraja. Zulfikar. 2010. Asam Nukleat . dalam http://Chem-is-try/asam-nukleat.org. (diakses tanggal 3 Mei 2012)
