BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

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 juga polinukleotida 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.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah dari makalah ini antara lain :

1. Apakah pengertian asam nukleat dan apa sajakah komponen penyusunnya?

2. Bagaimanakah Struktur DNA dan RNA dan apa sajakah perbedaannya ?

3. Apa sajakah tipe replikasi DNA dan bagaimana proses replikasi pada DNA?

4. Apa sajakah tipe-tipe dari RNA?

5. Apa sajakah sifat-sifat asam nukleat ?

1.3 Tujuan

Tujuan dari makalah ini antara lain :

1. Untuk mengetahui pengertian dari asam nukleat dan komponen penyusunnya

2. Mengetahui struktur DNA dan RNA serta perbedaannya

3. Mengetahui tipe replikasi DNA dan proses replikasi pada DNA

4. Mengetahui tipe-tipe dari RNA

5. Mengetahui sifat-sifat dari asam nukleat

1

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Asam Nukleat dan Komponen Penyusun

Asam nukleat adalah suatu polimer nukleotida yang berperan dalam penyimpanan serta

pemindahan informasi genetic (polinukleotida). Asam nukleat terdiri dari Asam

deoksiribonukleat ( DNA) dan Asam ribonukleat (RNA ).

Komponen Penyusun Asam Nukleat :

1. Basa Nitrogen Heterosiklik, merupakan penyusun asam nukleat adalah turunan Purina dan

pirimidina.

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.

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, 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.

2

2.2 Struktur DNA dan RNA serta Perbedaannya

DNA

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: ula 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); ugus 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.

Fungsi DNA ialah sebagai pengemban kode geneti dan dapat memproduksi atau

mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi

organisme itu dalam

sebagian besar organisme.

RNA

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.

Fungsi RNA ialah sebagai penyimpan informasi genetic misalnya pada materi genetik

virus, terutama golongan retrovirus. RNA sebagai penyalur informasi genetic misalnya

3

pada proses translasi untuk sintesis protein. RNA juga dapat berfungsi sebagai enzim

( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi RNA- nya sendiri atau molekul RNA lain.

Perbedaan antara DNA dengan RNA antara lain :

1. Bagian pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah dioksiribosa.

2. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal yang

terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.

3. RNA mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung

timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.

4. Jumlah guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah

adenin, tidak perlu sama dengan urasil.

5. Pada umumnya molekul RNA lebih pendek dari molekul DNA. DNA berbentuk double helix,

sedangkan RNA berbentuk pita tunggal.

6. DNA pada umumnya terdapat di kromosom, sedangkan RNA terletak di nucleus. Ribosom,

dan sitoplasma.

2.3 Proses Replikasi pada DNA dan Tipe Replikasi

Replikasi DNA 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

Tipe replikasi dapat melalui tiga model, yaitu :

1. Model konservatif, yaitu dua rantai DNA lama tetap tidak berubah, berfungsi sebagai

cetakan untuk dua dua rantai DNA baru.

2. Model semikonservatif, yaitu dua rantai DNA lama terpisah dan rantai baru disintesis

dengan prinsip komplementasi pada masing-masing rantai DNA lama tersebut.

4

3. 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.

2.4 Tipe RNA

Tipe dari RNA antara lain adalah sebagai berikut :

1. 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.

2. RNAr

RNAr merupakan komponen struktural yang utama di dalam ribosom. Setiap subunit

ribosom terdiri dari 30 – 46% molekul RNAr dan 70 – 80% protein.

3. 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.

5

2.5 Sifat-Sifat Asam Nukleat

Sifat-sifat asam nukleat antara lain :

1. 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 hydrogen 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 interaksi penempatan (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.

2. Pengaruh asam

Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO 4 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.

3. Pengaruh alkali

Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status

tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur

guanine dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan

sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah

ikatan hydrogen 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.

6

4. Denaturasi kimia

Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada

pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO (NH 2 ) 2) dan formamid

(COHNH 2). Pada konsentrasi yang relative tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat

merusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi

berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.

5. 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.

6. Kerapatan apung

Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung

(buoyant 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/ cm 3 . Jika larutan ini disentrifugasi

dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat akan bermigrasi ke

dasar tabung dengan membentuk gradient 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)

7

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1. Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul

tinggi.

2. Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein

dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup.

3. Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat

berupa adenosin, guanosin, dan uridin sitidin.

4. Antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang

memungkinkan terjadinya variasi.

5. Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein

dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam

peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen

DNA dalam proses transkripsi.

6. Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik

pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatik

heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu

purin dan pirimidin.

7.Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme termasuk yang

terjadi di tingkat selular.

3.2 Kritik dan Saran

Mahasiswa di harapkan untuk mengetahui lebih jauh tentang macam-macam

metabolismedalam tubuh salah satunya yaitu metabolisme asam nukleat.

8