REAKSI-REAKSI SPESIFIK PADA NUKLEOTIDA

ASAM NUKLEAT

Asam nukleat telah menjadi bahan penelitian para ahli biokimia sejak senyawa ini diisolasi dari inti sel untuk pertama kalinya. Ada dua jenis asam nukleat yang kita kenal, yaitu DNA (deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid) atau asam ribonukleat.

DNA ditemukan pada tahun 1869 oleh seorang dokter muda, Friedrich Miescher yang percaya bahwa rahasia kehidupan dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel. Ia memilih sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajari dan ia mendapatkan sel-sel tersebut dari bekas pembalut luka yang diperolehnya dari ruang bedah. Sel-sel tersebut ia larutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperolehnya inti sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Kemudian dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel ini ia memperoleh suatu zat ang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam. Pada waktu itu ia belum dapat menentukan rumus kimia zat tersebut, sehingga ia menamakannya nuclein. Sebenarnya apa yang ia peroleh dari ekstrak inti sel tersebut adalah campuran senyawa-senyawa yang mengandung 30% DNA. Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan mempunyai peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer bukan asam amino, melainkan nukleotida.

A. Nukleotida dan Nukleosida

Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri atas pentosa (deoksiribosa atau ribosa) yang mengikat suatu basa (deriva purin atau pirimidin). Jadi apabila suatu nucleoprotein dihidrolisis sempurna akan dihasilkan protein, asam fosfat, pentosa, dan basa purin atau pirimidin. Rumus berikut akan memperjelas hasil hidrolis suatu nucleoprotein.

Protein yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah ribose. Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenine, 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 bentuk 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 hydrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan gugus OH pada atom C-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 basa purin 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 pentosa yang diikat adalah deoksiribosa, maka nama nukleosida diberi tambahan deoksi di depannya. Sebagai contoh deoksiadenosin, deoksisitidin, dan sebagainya. Di samping lima jenis basa purin atau basa pirimidin yang biasa terdapat pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin atau basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida. Hipoksantin dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atau inosin. DNA  pada bakteri ternyata mengandung hidroksimetilsitosin. Demikian pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat  metal basa purin atau basa pirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-N-dimetilguanin.

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 lainialah sebagai berikut :

Adenin nukleotida                     atau                  Adenosinmonofosfat (AMP)

(asam adenilat)

Guanin nukleotida                     atau                  Guanosinmonofosfat (GMP)

(asam guanilat)

Hipoksantin nukleotida  atau                  Inosinmonofosfat (IMP)

(asam inosinat)

Urasil nukleotida                       atau                  Uridinmonofosfat (UMP)

(asam uridilat)

Sitdin nukleotida                       atau                  Sitidinmonofosfat (SMP)

(asam sitidilat)

Timin nukleotida                       atau                  Timidinmonofosfat (TMP)

(asam timidilat)

Pentosa yang terdapat dalam molekul nukleotida pada contoh diatas ialah ribosa. Apabila pentosanya deoksiribosa, maka ditambah deoksi dimuka nama nukleotida tersebut, misalnya deoksiadenosin-monofosfat atau disingkat dAMP.

Ada beberapa nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari satu, misalnya adenosintrifosfat dan uridintrifosfat. Kedua nukleotida ini mempunyai peranan penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.

Pada rumus molekul ATP dan UTP, ikatan antara gugus-gugus fosfat diberi tanda yang khas. Pada proses hidrolisis ATP akan melepaskan gugus fosfat dan terbentuk adenosindifosfat (ADP). Pada hidrolisis ini ternyata dibebaskan energi yang cukup besar yaitu 7000 kal/mol ATP. Oleh karena itu ikatan antara gugus fosfat dinamakan “ikatan berenergi tinggi” dan diberi tanda ~. Dalam tubuh, ATP dan UTP berfungsi sebagai menyimpan energi yang diperoleh  dari proses oksidasi senyawa-senyawa dalam makanan kita untuk kemudian dibebaskan apabila energi tersebut diperlukan.

Asam nukleat

Asam nukleat adalah suatu polimer yang terdiri atas banyak molekul nukleotida. Telah disinggung dimuka bawah asam nukleat ada dua macam, yaitu DNA dan RNA. 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 dilakukan ekstraksi terhadap nucleoprotein terlebih dahulu menggunakan larutan garam 1M. Setelah nucleoprotein terlarut, dapat diuraikan atau dipecah 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 menanbah alcohol perlahan-lahan. Disamping itu penambahan itu NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein.

Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein ialah menggunakan enzim pemecah protein, misalnya tripsin. Ekstraksi terhadap jaringan-jaringan dengan asam teriklorasetap,dapat pula memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam campuran dengan asam nukleat ini dapat pula meyebabkan terjadinya denaturasi asam nukleat itu sendiri. Oleh karena asam nukleat itu mengandung pentosa, maka bila dipanasi dengan asam sulfat akan terbentuk furfural. Furfural ini akan memberikan warna merah dengan aniline asetat atau warna kuning dengan p-bromfenilhidrazina. Apabila dipanasi dengan difenilamina dalam suasana asam, DNA akan memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk ribosa dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan identisifikasi asam nukleat.

Asam ini adalah polimer yang terdiri atas molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu dengan yang lain, sehingga membentuk rantai polinukleotida yang panjang. Basa purin yang terdapat pada DNA ialah adenine dan guanine. Sitosin dan timin adalah basa pirimidin yang terdapat pada asam nukleat ini. Molekul DNA yang panjang ini terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul deoksiribosa dengan perantaran gugus fosfat, sebagaimana terlihat pada rumus struktur sebagian molekul dari DNA. Dari rumus tersebut di atas terlihat bahawa basa yang mengandung oksigen ditulis dalam bentuk keto atau laktan. Sebenarnya terdapat keseimbangan antara bentuk keto (laktam) dengan bentuk enol  (laktim). Keseimbangan ini dipengaruhi oleh pH di lingkungannya. Dalam tubuh bentuk laktam terdapat lebih banyak daripada bentuk laktim, oleh karena itu basa tersebut ditulis dalam bentuk laktam. Dari rumus DNA tersebut dapat pula dilihat bahwa karakteristik atau cirri khas suatu asam nukleat terletak pada urutan basa purin dan pirimidin yang terdapat paa molekul asam nukleat tersebut.

Data hasil analisis menunjukkan bahwa perbandingan molar antara adenine dengan timin mendekati harga 1. demikian pula perbandingan molar antara guanine dengan sitosin (tabel 5-1)

Di samping itu, hasil penelitian dengan sinar x menunjukkan bahwa molekul DNA dari berbagai sumber mempunyai pola difraksi sinar x yang serupa. Dari hasil-hasil penelitian tersebut, Watson dan Crick menyusun model bentuk molekul DNA pada tahun 1953. model ini menunjukkan bahwa dua buah rantai polideoksiribonukleotida ini membentuk heliks ganda. Antara basa-basa yang terdapat pada rantai asam nukleat ini terbentuk ikatan hydrogen, yaitu ikatan antara atom-atom hydrogen dengan nitrogen. Adenin dapat membentuk dua ikatan hydrogen dengan timin. Antara guanine dengan sitosin terbentuk tiga iakatan hydrogen. P berarti fosfat, S berarti deoksiribosa, A=T berarti pasangan adenine dengan timin dengan dua ikatan hydrogen. G ≡ C berarti pasangan guanine dengan sitosin dengan tiga buah ikatan hydrogen.

Struktur Asam Ribonukleat

Asam ribonukleat adalah suatu polimer yang terdiri dari molekul-molekul ribonukleotida. Seperti DNA, asam ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C nomor 5 pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat. Rumus struktur pada halaman berikut ini menunjukkan sebagai dari molekul RNA.

Meskipun banyak persamaanna dengan DNA, RNA mempunyai beberapa perbedaan dengan DNA yatiu

1)      Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah deoksiribosa.

2)      Bentuk molekul DNA ialah heliks ganda. Bentuk molekul RNA bukan heliks ganda, tetapi berupa rantai tunggal yang terlipat sehingga menyerupai rantai ganda.

3)      RNA mengandung basa adenine, guanine 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.

Ada tiga 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. Fungsi masing-masing RNA tersebut akan dibahas pada bab metabolisme protein.

• Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yg berperanan dlm penyimpanan serta pemindahan informasi genetik (polinukleotida)

• Asam nukleat terdapat bentuk, yi. asam dlm 2 deoksiribosa (DNA) dan asam ribosa (RNA).

• Keduanya merupakan polimer linier, tidak bercabang dan tersusun dari subunit-subunit yg disebut nukleotida

• Pd sel eukariot, DNA terdapat di dlm nukleus, sedangkan pada sel prokariot, terdpt dlm sitoplasma atau nukleoid dan berfungsi sbg molekul hereditas atau pewarisan sifat.

• Molekul RNA disintesis dari DNA dan berperan dlm sintesis protein di dlm sitoplasma (ribosom)

• Satu nukleotida terdiri atas 3 bagian yi gula berkarbon 5 (pentosa), basa organik heterosiklik (mengandung karbon, nitrogen dan berbentuk datar) dan gugus fosfat bermuatan negatif, yg membuat polimer bersifat asam.

• Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa

ASAM NUKLEAT DAN SINTESIS PROTEIN

Asam nukleat adalah penyusun utama inti sel. Ada dua jenis asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA =deoxyribonucleic acid) dan asam ribonukleat (RNA = ribonucleic acid). DNA terdapat dalam inti sel, yaitu dalam kromosom, sedangkan RNA terdapat diluar inti sel, yaitu dalam sitoplasma .

Molekul DNA dan RNA adalah polinukleotida yaitu polimer yang tersusun dari banyak unit ulang berupa nukleotida, setiap nukleotida terdiri dari basa nitrogen, satu unit gula san satu gugus fosfat yang melekat pada unit gula. Gabungan dari unit gula dan basa membentuk nukleosida.

Asam nukleat juga merupakan polimer. Umumnya molekul DNA lebih besar dari pada molekul RNA. Monomer asam nukleat adalah nukleotida. Nukleotida terdiri atas tiga jenis molekul sederhana, yaitu satu basa nitrogen (basa purin atau basa pirimidin), satu gula pentosa (ribosa atau deoksiribosa), dan asam fosfat. Nukleotida tanpa gugus fosfat disebut nukleosida. Salah satu perbedaan antara DNA dan RNA terletak pada jenis gula pentiosa dan basa nitrogen nya. DNA mengandung 2-deoksiribosa, sedangkan RNA mengandung ribosa. Basa nitrogen yang terdapat dalam DNA adalah adenin (A), guanin (G), timin (T), dan sitosin (S); sedangkan dalam RNA adalah adenin (A), guanin (G), urasil (U), dan sitosin (S). Dua molekul nukleotida dapat saling berkaitan melalui gugus fosfat dengan melepas molekul air. Molekul DNA terdiri dari dua rantai polimer yang melengkung heliks ganda. Heliks ganda itu dikukuhkan oleh ikatan hidrogen antara timin dari rantai yang satu dengan adenin dari rantai yang lainnya, dan antara sitosin dari rantai yang satu dengan guanin dari rantai lainnya.

Dogma pokok memberikan garis besar untuk penyimpanan dan penyebaran informasi yang dapat diwariskan. Dasar dari penyimpanan dan penyebaran informasi ada tiga langkah yaitu:

1. DNA disentesis melalui replikasi artinya menyalin, diperlukan untuk memasok DNA pada sel    baru yang terbentuk melalui pembelahan sel dan kepada organisme yang dipasoknya.

2. Informasi yang dikandung oleh DNA diberikan ke suatu bentuk RNA yang disebut RNA – utusan melalui proses transkripsi.

3. m RNA mengarahkan sistesis protein dalam proses translasi.

DNA menyimpang informasi (kode) tentang jenis protein yang harus dibentuk oleh suatu sel. Informasi genetik ialah relasi antara urut-urutan basa nitrogen dalamDNA dengan urut-urutan asam amino dalam protein. Urut-urutan basa nitrogen dalam DNA menentukan urut-urutan asam amino dalam protein. Struktiur kode genetik itu disebut kodon. Yaitu rangkaian tiga nukleotida dalam urutan yangkhas, yang biasanya dinyatakan dengan basa nitrogen. Setiap kodon menentukan satu asam amino yangakan digunakan untuk sintesis protein. Contoh, suatu kodon yang terdiri atas rangkaian adenin-guanin-sitosin (dinyatakan dengan AGC), adalah kodon untuk serin.

Sumber:
https://kuecingitem.wordpress.com/tag/nukleotida/

Permasalahan:

1.  sebutkan dan jelaskan perbedaan antara DNA dan RNA?
2.  Jelaskan apa yang anda ketahui tentang flavin Mononukleotida?
3. Jelaskan yang dimaksud dengan sifat antiparalel? berikan contoh struktur yang bersifat antiparalel?
4. Apa perbedaan antara reaksi nukleotida yang mempunyai gugus deoksiribosa dan nukleotida yang mempunyai gugus gula ribosa?