ASAM NUKLEAT

ASAM NUKLEAT

Asam nukleat (bahasa Inggris: nucleic acid) adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik.

Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus

Struktur Asam nukleat dinamai demikian karena

keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) sel. ASAM INTI (merupakan penyusun utama inti sel)

Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah nukleotida.

Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen, yaitu sebuah basa nitrogen heterosiklik (purin atau pirimidin), sebuah gula pentosa, dan sebuah gugus fosfat.

Ingat: basa nitrogen, gula pentosa, gugus fosfat

Struktur Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang

terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa).

Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenin, sitosin, dan guanin dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timin dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.

SEJARAH PENEMUAN ASAM NUKLEAT

1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusun oleh suatu gugus gula, gugus fosfat, dan gugus basa

• Gula pada asam nukleat adalah ribosa.

• Ribosa (b-D-furanosa) adalah gula pentosa (jumlah karbon 5).

• Perhatikan penomoran.

• Dalam penulisan diberi tanda prime(') untuk membedakan penomoran pada basa nitrogen

51

23

4

GULA RIBOSA

PERHATIKAN

• Ikatan gula ribosa dengan basa nitrogen (pada atom karbon nomor 1).

• Ikatan gula ribosa dengan gugus fosfat (pada atom karbon nomor 5).

• Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2

BASA NITROGEN• 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.

• Purin berikatan ke gula ribosa pada atom N-9 dari struktur cincinnya.

BASA PIRIMIDIN DAN PURIN

Perhatikan struktur cincinnya

BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT

GUGUS FOSFAT

Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan basa nitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil

disebut nukleotida.

RIBONUKLEOTIDA• Gula ribosa yang berikatan

dengan basa nitrogen (dalam contoh di samping adalah suatu pirimidin, urasil dan sitosin) pada atom karbon nomor 1‘nya disebut ribonukleosida (dalam contoh di samping adalah uridin dan sitidin).

• Ribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5‘nya disebut ribonukleotida (dalam contoh di samping adalah uridilat atau sitidilat)

• Penyampaian ribonukleotida biasana dalam bentuk singkatan (misalnya) U, atau UMP (uridin monofosfat)

RIBONUKLEOTIDA UTAMA

Perhatikan atom N9 (pada purin) dan N1 (pada pirimidin) yang berikatan dengan atom C nomor 1’

dari ribosa

KERAGAMAN IKATAN FOSFAT

• Hidrolisis RNA oleh enzim menghasilkan ribonukleosida 5’-mono-fosfat atau ribonukleosida 3'-monofosfat.

KERAGAMAN JUMLAH FOSFAT

12

3Nucleosida mono-, di-, dan trifosfat

ASAM NUKLEAT (2)

ASAM NUKLEAT

Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3‘nya dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya.

Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotida terakhir.

KERANGKA GULA-FOSFAT

• Oleh karenanya kerangka dasar polinukleotida atau asam nukleat tersusun atas residu fosfat dan ribosa yang berselang-seling.

• Urutan basa dalam polinukleotida ditulis dari ujung yang memiliki gugus fosfat di atom karbon nomor 5' ke ujung yang memiliki gugus hidroksil di atom karbon nomor 3‘, atau biasa disebut ujung 5' ke 3': 5'-ATGCTAGC-3'

• Perhatikan bahwa kerangka dasar polinukleotida memiliki muatan negatif.

BASA NITROGEN DAPAT BERPOSISI SYN- ATAU ANTI-

KONFORMASI KERANGKA DASAR GULA-FOSFAT

• Polinukleotida memiliki kebebasan berotasi tak terbatas, kecuali pada kerangka cincin ribosanya.

NUKLEOTIDA DAN ASAM NUKLEAT

Ribonukleotida adalah penyusun RNA

Ribonukleotida RNA

KOMPOSISI BASA PENYUSUN ASAM NUKLEAT

Organisme A G C TEscherichia coli 24,7 26,0 25,7 23,6

Khamir 31,3 18,7 17,1 32,9

Gandum 27,3 22,7 22,8 27,1

Salmon 29,7 20,8 20,4 29,1

Ayam 28,8 20,5 21,5 29,3

HASIL PENELITIAN CHARGAFF1. Asam nukleat yang diisolasi dari berbagai

jaringan organisme yang sama memiliki komposisi basa yang sama (dlm 1 individu)

2. Komposisi basa Asam nukleat beragam pada organisme yang berbeda

3. Komposisi basa Asam nukleat suatu spesies tidak berubah oleh umur, nutrisi, dan lingkungan

4. Jumlah residu adenin selalu setara dengan jumlah residu timin, sedangkan jumlah residu guaninn selalu setara dengan jumlah residu sitosin

Chargaff's rules Chargaff found that a peculiar regularity in the

ratios of nucleotide bases. In the DNA of each species he studies, the number of adenines approximately equaled the number of thymine, and the number of guanines approximately equaled the number of cytosine. In human DNA, for example, the four bases are present in these percentages: A=30.9% and T=29.4%; G=19.9% and C=19.8%. The A=T and G=C equalities, later known as Chargaff's rules, helped Watson and Crick to discover the structure of DNA.

KESIMPULAN PENELITIAN CHARGAFF

Asam nukleat merupakan bahan penentu sifat mahluk hidup

Asam nukleat diturunkan/ditransfer dari induk ke keturunannya

MASALAH RNA: KETIDAKSTABILAN

DNA, yang memiliki H sebagai pengganti OH di atom C nomor 2’, lebih stabil

RIBOSA vs DEOKSIRIBOSA• Turunan penting dari

ribosa adalah 2'-deoksiribosa, sering hanya disebut deoksiribosa, yang pada karbon nomor 2‘nya OH digantikan oleh H.

• Deoksiribosa ditemukan di DNA (deoxyribonucleic acid)

• Ribosa ditemukan di RNA (ribonucleic acid).

• Penggantian –OH oleh H di atom C nomor 2 mempengaruhi struktur!

DNA RNA

DEOKSIRIBONUKLEOTIDA – PENYUSUN DNA

Penyampaian Deoksiribonukleotida biasanya dalam bentuk singkatan (misalnya) A, atau dA (deoksiA), atau dAMP (deoksiadenosin monofosfat)

• Gula 2'-deoksiribosa yang berikatan dengan basa nitrogen (dalam contoh di samping adalah purin - adenin dan guanin) pada atom karbon nomor 1‘nya disebut deoksiribonukleosida (dalam contoh di samping adalah deoksiadenosin dan deoksiguanosine).

• Deoksiribonukleosida yang terfosforilasi pada atom karbon nomor 5‘nya disebut Deoksiribonukleotida (dalam contoh di samping adalah deoksiadenilat dan deoksiguanilat).

DEOKSIRIBONUKLEOTIDA UTAMA

PENAMAAN NUKLEOTIDA (1)

PENAMAAN NUKLEOTIDA (2)

ASAM NUKLEAT

Monomer nukleotida dapat berikatan satu sama lain melalui ikatan fosfodiester antara -OH di atom C nomor 3‘nya dengan gugus fosfat dari nukleotida berikutnya.

Kedua ujung poli- atau oligonukleotida yang dihasilkan menyisakan gugus fosfat di atom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugus hidroksil di atom karbon nomor 3' nukleotida terakhir.

IKATAN HIDROGEN ANTAR RANGKAIAN BASA DNA

Watson-Crick base pairing

NUKLEOTIDA DAN ASAM NUKLEAT

Deoksiribonukleotida adalah penyusun DNA

DNADeoksiribonukleotida

H

STRUKTUR DNA• DNA terdiri atas dua

rangkaian heliks anti-paralel (paralel berlawanan arah) yang melilit ke kanan suatu poros.

• Ukuran lilitan adalah 36 Å, yang mengandung 10.5 pasangan basa per putaran.

• Kerangka yang berselang-seling antara gugus deoksiribosa dan fosfat terletak di bagian luar.

• Ikatan hidrogen antara basa purin dan pirimidin terletak d bagian dalam.

RANGKAIAN BENANG DNA

• Basa penyusun suatu benang DNA yang antiparallel tidak sama melainkan bersifat komplemen terhadap benang pasangannya.

• Basa C berpasangan dengan G, sedangkan A dengan T. Hal ini sangat bemanfaat dalam kaitan untuk penyimpanan dan pemindahan.

DIMANA ASAM NUKLEAT BERPERAN?• DNA mengandung gen, informasi yang mengatur

sintesis protein dan RNA.• DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan

pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dll.)• Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dari

ribosom, mesin biologis pembuat protein• Messenger RNAs (mRNA) merupakan bahan

pembawa informasi genetik dari gen ke ribosom• Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang

menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutan asam amino

• RNAs memiliki fungsi-fungsi yang lain, di antaranya fungsi-fungsi katalis

Terima Kasih

TUGAS INDIVIDU

MEMBUAT PAPER TENTANG“ASAM NUKLEAT: STRUKTUR DAN

FUNGSI” Bentuk file, minimal 5 hal ukuran A4 Diberi nama, NIM dan No Absen Kirim ke suyadi@ub.ac.id Subjek: Biokimia-5 –(nama....)