APA ITU ASAM NUKLEAT ? Asam Nukleat sebagai penyimpan dan pembawa informasi yang diwariskan
ASAM NUKLEAT
Selamat datang teman-teman yang budiman. Dalam postingan kali ini kita akan membahas tentang ASAM NUKLEAT. Dikketahui bahwa Asam nukleat merupakan senyawa yang menyimpan dan meneruskan informasi yang diwariskan.
Jika struktur primer polipeptida menentukan bentuk protein, apa yang menentukan struktur primer? Sekuens asam amino suatu polipeptida diprogram oleh unit pewarisan sifat yang dikenal sebagai gen (gene). Gen terdiri dari DNA, polimer yang tergolong ke dalam kelas senyawa yang disebut asam nukleat (nucleic acid).
Peran Asam Nukleat
Kedua tipe asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, DNA) dan asam ribonukleat (ribonucleic acid, RNA), memungkinkan organisme hidup mereproduksi komponen-komponen kompleksnya dari satu generasi ke generasi berikutnya. DNA merupakan satu-satunya molekul yang menyediakan arahan untuk replikasi dirinya sendiri. DNA juga mengarahkan sintesis RNA dan, melalui RNA, mengontrol sintesis protein.
DNA adalah materi genetik yang diwarisi oleh organisme dari induknya. Setiap kromosom mengandung satu molekul DNA panjang, biasanya mengandung beberapa ratus gen atau lebih. Ketika sel mereproduksi diri sendiri melalui pembelahan, molekul DNA-nya disalin dan diteruskan dari satu generasi sel ke generasi berikutnya. Di dalam struktur DNA, terkode informasi yang memprogram semua aktivitas sel. Akan tetapi, DNA sendiri tidak terlibat langsung dalam pelaksanaan operasi sel, mirip dengan software komputer yang dapat mencetak sendiri buku tabungan atau membaca bar code di kotak sereal. Seperti halnya printer yang diperlukan untuk mencetak buku tabungan dan pemindai untuk membaca bar code, protein dibutuhkan untuk melaksanakan program genetik. Perangkat keras (hardware) molekular dalam sel—aiat-alat untuk fungsi biologis—sebagian besar terdiri dari protein. Misalnya, pengangkut oksigen dalam sel darah merah adalah protein hemoglobin, bukan DNA yang menspesifikasi strukturnya.
Bagaimanakah RNA, sejenis asam nukleat lain, cocok dalam aliran informasi genetik dari DNA ke protein? Setiap gen di sepanjang molekul DNA mengarahkan sintesis sejenis RNA yang disebut RNA duta atau messenger RNA (mRNA). Molekul mRNA berinteraksi dengan mesin penyintesisprotein milik sel untuk mengarahkan produksi polipeptida, yang melipat menjadi keseluruhan atau sebagian protein. Kita dapat merangkum aliran informasi genetik ini sebagai DNA -> RNA -> protein.
Tempat sintesis protein adalah struktur mungil yang disebut ribosom. Dalam sel eukariot, ribosom terdapat dalam sitoplasma, namun DNA terdapat dalam nukleus. mRNA mengantarkan instruksi genetik untuk membangun protein dari nukleus ke sitoplasma. Sel-sel prokariot tidak memiliki nukleus, namun tetap menggunakan RNA untuk mengantarkan pesan dari DNA ke ribosom dan peralatan selular lain yang mentranslasi informasi yang terkode dalam DNA menjadi sekuens asam amino. RNA juga memainkan banyak peran lain dalam sel.
Struktur Asam Nukleat
Asam nukleat adalah makromolekul yang terdapat sebagai polimer yang disebut polinukleotida (polynucleotide, Peraga 5.27a). Seperti yang diindikasikan oleh namanya, setiap polinukleotida terdiri atas monomer-monomer yang disebut nukleotida (nucleotide). Setiap nukleotida tersusun dari tiga bagian: basa bernitrogen (nitrogenous base), gula berkarbon lima (pentosa), dan gugus fosfat. Nukleotida yang tanpa gugus fosfat disebut nukleosida.
Monomer Nukleotida
Untuk membangun suatu nukleotida, marilah kita lihat kedua komponen nukleosida: basa bernitrogen dan gula (Peraga 5.27c). Ada dua famili basa bernitrogen: pirimidin dan purin. Pirimidin (pyrimidine) mempunyai cincin beranggotakan enam atom yang terdiri dari karbon dan nitrogen. (Atom-atom nitrogen cenderung mengambil H* dari Jarutan, yang menjelaskan mengapa molekul tersebut dinamakan basa bernitrogen.) Anggota famili pirimidin adalah sitosin (C), timin (T), dan urasil (U). Purin (purine)
berukuran lebih besar, dengan cincin beranggota-enam yang menyatu dengan cincin beranggota-lima. Purin adalah adenin (A) dan guanin (G). Setiap jenis pirimidin dan purin berbeda dalam hal gugus kimia yang melekat pada cincinnya. Adenin, guanin, dan sitosin ditemukan pada kedua tipe asam nukleat; timin hanya ditemukan dalam DNA, sedangkan urasil hanya pada RNA.
Gula yang terhubung ke basa bernitrogen adalah ribosa (ribose) dalam nukleotida RNA dan deoksiribosa (deoxyribose) dalam DNA). Satusatunya perbedaan antara kedua gula ini adalah bahwa deoksiribosa tidak memiliki atom oksigen pada karbon kedua dalam cincinnya; itulah asal nama deoksiribosa. Karena atom-atom dalam basa bernitrogen maupun gula dinomori, penomoran atom dalam gula dibubuhi tanda apostrof (’) untuk membedakan dengan atom dalam basa bernitrogen. Dengan demikian, karbon kedua dalam cincin gula adalah karbon 2’ (dibaca: 2 apostrof), sementara karbon yang menjulur keluar dari cincin adalah karbon 5‘
Sejauh ini, kita telah membangun suatu nukleosida. Untuk melengkapi konstruksi nukleotida, kita melekatkan gugus fosfat ke karbon 5’ pada gula (lihat Peraga 5.27b). Molekul tersebut kini merupakan nukleosida monofosfat, lebih dikenal sebagai nukleotida.
Polimer Nukleotida
Kini kita dapat memahami bagaimana nukleotida. nukleotida ini terpaut bersama-sama membentuk polinukleotida. Nukleotida-nukleotida yang bersebelahan digabungkan oleh suatu tautan fosfodiester, yang terdiri dari gugus fosfat yang menghubungkan gula-gula pada kedua nukleotida. Ikatan ini menghasilkan tulang punggung dengan pola berulang berupa unit-unit gula-fosfat (lihat Peraga 5.27a). Kedua ujung-bebas polimer berbeda satu sama lain. Salah satu ujung memiliki fosfat yang melekat pada karbon 5’ (kita sebut ujung 5’), sedangkan ujung yang satu lagi memiliki gugus hidroksil pada karbon 3’ (ujung 3’). Kita bisa mengatakan bahwa seuntai DNA memiliki arah bawaan di sepanjang tulang punggung gula-fosfatnya, dari 5’ ke 3, mirip dengan jalan satu arah. Di sepanjang tulang punggung gula-fosfat ini, terdapat embelan-embelan berupa basa-basa bernitrogen.
Sekuens (urutan) basa di sepanjang polimer DNA (atau mRNA) bersifat unik bagi setiap gen dan memberikan informasi yang sangat spesifik kepada sel. Karena gen memiliki panjang ratusan sampai ribuan nukleotida, jumlah sekuens basa yang mungkin terjadi pada dasarnya tidak terbatas. Arti suatu gen bagi sel dikodekan dalam sekuens spesifik dari keempat basa DNA. Misalnya, sekuens AGGTAACTT memiliki arti tersendiri, sementara sekuens CGCTTTAAC memiliki arti berbeda. (Suatu gen utuh, tentu saja, jauh lebih panjang.) Urutan linear basa-basa dalam suatu gen menspesifikasi sekuens asam amino—struktur primer—suatu protein, yang kemudian menspesifikasi struktur berdimensi-tiga dan fungsi protein dalam sel.
Heliks Ganda DNA
Molekul-molekul RNA sel terdiri dari suatu rantai polinukleotida tunggal seperti yang ditunjukkan pada Peraga 5.27. Sebaliknya, molekul-molekul DNA selular memiliki dua polinukleotida yang membentuk spiral di sekeliling sumbu khayalan, membentuk heliks ganda (double helix). James Watson dan Francis Crick, yang melakukan penelitian di Cambridge University, pertama kali mengajukan heliks ganda sebagai struktur berdimensi-tiga untuk DNA pada tahun 1953. Kedua tulang punggung gula-fosfat berjalan berlawanan arah meskipun sama-sama berarah 5’ — 3; susunan yang disebut antiparalel, agak mirip jalan tol dua arah. Tulang punggung gula-fosfat terletak di sebelah luar heliks, sedangkan basa-basa bernitrogen saling berpasangan di interior heliks. Kedua polinukleotida, atau disebut untaian, disatukan oleh ikatan-ikatan hidrogen di antara basabasa yang berpasangan dan oleh interaksi van der Waals di antara basa-basa yang bertumpukan. Sebagian besar molekul DNA berukuran sangat panjang, dengan ribuan atau bahkan jutaan pasangan basa yang menghubungkan kedua rantai. Satu heliks-ganda DNA yang panjang mengandung banyak gen, yang masing-masing merupakan segmen tertentu pada molekul tersebut.
Setiap jenis basa tertentu dalam heliks ganda hanya dapat membentuk pasangan dengan satu jenis basa spesifik yang lain. Adenin (A) selalu berpasangan dengan timin (T), sedangkan guanin (G) selalu berpasangan dengan sitosin (C). Jika kita hendak membaca sekuens basa di sepanjang salah satu untai sambil menyusuri heliks ganda, maka kita akan mengetahui sekuens basa pada untai yang satu lagi. Jika salah satu bagian untai memiliki sekuens basa 5’-AGGTCCG-3; maka kita mengetahui dari aturan perpasangan-basa bahwa bagian yang sama pada untai yang satu lagi pastilah sekuens 3’-TCCAGGC-5: Kedua untai pada heliks ganda bersifat komplementer, masing-masing merupakan pasangan yang bisa diprediksi dari untai yang satu lagi. Ciri DNA inilah yang memungkinkan penyalinantepat gen-gen yang berperan dalam pewarisan sifat. Dalam mempersiapkan pembelahan sel, masing-masing dari kedua untai DNA berperan sebagai cetakan untuk mengurutkan nukleotida-nukleotida menjadi untai komplementer yang baru. Hasilnya adalah dua salinan identik dari molekul DNA beruntai-ganda yang asli, yang kemudian dibagikan ke dua sel-sel anakan. Dengan demikian, struktur DNA-lah yang memungkinkan fungsinya dalam meneruskan informasi genetik setiap kali sel bereproduksi.
Sumber : Buku Campbell
Campbell, Neil A., dkk. 2010. Biologi Edisi 8 Jilid 1 [terjemahan]. Jakarta : Penerbit Erlangga.