TUGAS BIOKIMIA IISTRUKTUR DAN FUNGSI DNA

STRUKTUR NUKLEOTIDA DAN STRUKTUR NUKLEOSIDA

DISUSUN OLEH

CITRA ANGRAINI

06101281320009

LIZA SUSILA DEWI

06101181320013YULIANA

06101181320009

DOSEN PENGASUH

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2016

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah biokimia tentang struktur dan fungsi DNA. Makalah biokimia ini telah kami susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan makalah ini. Untuk itu kami menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan makalah ini. Terlepas dari semua itu, Kami menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah biokimia ini. Akhir kata kami berharap semoga makalah biokimia tentang Struktur dan Fungsi DNA ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca. Inderalaya , 15 januari 2016DAFTAR ISI

iiKATA PENGANTAR

iiiDAFTAR ISI

11.1Latar Belakang

11.2Rumusan Masalah

11.3Tujuan

2BAB II PEMBAHASAN

22.1 Struktur DNA

52.2 Fungsi DNA

62.3 Struktur Nukleotida dan Nukleosida

9BAB III PENUTUP

93.1 Kesimpulan

10DAFTAR PUSTAKA

BAB IPENDAHULUAN1.1Latar Belakang

Berawal pada tahun 1868, Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali pengetahuan mengenai kimia dan inti sel. Pada tahun 1868, dilaboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau memilih sel yang terdapat pada nanah bekas pembalut luka, kemudian sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh inti sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam. kemudian zat ini dinamakan nuclein sekarang dikenal dengan nama nucleoprotein. Selanjutnya dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan salah satu senyawa pembentuk sel dan jaringan normal.Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan memiliki peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat pada protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer bukan asam amino, melainkan nukleotida.

1.2Rumusan Masalah

1.2.1 Bagaimana struktur dan fungsi DNA ?

1.2.3 Bagaimana struktur Nukleotida ?

1.2.4 Bagaimana struktur nukleosida ?

1.3Tujuan

1.3.1 Untuk mengetahui struktur dan fungsi DNA.

1.3.2 Untuk mengetahui struktur nukleotida.

1.3.3 Untuk mengetahui struktur nukleosida.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Struktur DNADNA terdiri atas dua utas benang polinukleotida yang saling berpilin membentuk heliks ganda (double helix). Model struktur DNA itu pertama kali dikemukakan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953 di Inggris. Struktur tersebut mereka buat berdasarkan hasil analisis foto difraksi sinar X pada DNA yang dibuat oleh Rosalind Franklin. Karena yang difoto itu tingkat molekul, maka yang tampak hanyalah bayangan gelap dan terang saja.

Foto difraksi sinar X pada DNA (yang di sebelah kanan merupakan hasil foto difraksi Rosalind Franklin)Bayangan foto itu dianalisis sehingga mereka berkesimpulan bahwa molekul DNA merupakan dua benang polinukleotida yang berpilin.

Gambar kiri: Crick (kanan) dan Watson (kiri) dengan model molekul DNA nya.

Berikut merupakan visualisasi dari struktur molekul DNA :

Gambar Struktur tiga dimensi molekul DNA

Seutas polinukleotida pada molekul DNA tersusun atas rangkaian nukleotida. Setiap nukleotida tersusun atas :

1. Gugusan gula deoksiribosa

2. Gugusan fosfat yang terikat pada atom C nomor 5 dari gula

3. Gugusan basa nitrogen yang terikat pada atom C nomor 1 dari gula

Ketiga gugus tersebut saling terkait dan membentuk tulang punggung yang sangat panjang bagi heliks ganda. Strukturnya dapat diibaratkan sebagai tangga, dimana ibu tangganya adalah gula deoksiribosa dan anak tangganya adalah susunan basa nitrogen. Fosfat menghubungkan gula pada satu nukleotida ke gula pada nukleotida berikutnya untuk membentuk polinukleotida.

Gambar Struktur DNA

Basa nitrogen penyusun DNA terdiri dari basa purin, yaitu adenin (A) dan guanin (G), serta basa pirimidin yaitu sitosin(C) dan timin (T). Ikatan antara gula pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ada 4 macam basa nukleosida yaitu :

1. Ikatan A-gula disebut adenosin deoksiribonukleosida (deoksiadenosin)

2. Ikatan G-gula disebut guanosin deoksiribonukleosida (deoksiguanosin)

3. Ikatan C-gula disebut sitidin deoksiribonukleosida (deoksisitidin)

4. Ikatan T-gula disebut timidin deoksiribonukleosida (deoksitimidin)

Ikatan basa-gula-fosfat disebut sebagai deoksiribonukleotida atau sering disebut nukleotida. Ada 4 macam deoksiribonukleotida, yaitu adenosin deoksiribonukleotida, timidin deoksiribonukleotida, sitidin deoksiribonukleotida, dan timidin deoksiribonukleotida. Nukleotida-nukleotida itu membentuk rangkaian yang disebut polinukleotida. DNA terbentuk dari dua utas polinukleotida yang saling berpilin dan arahnya berlawanan.

Basa-basa nitrogen pada utas yang satu memiliki pasangan yang tetap dengan basa-basa nitrogen pada utas yang lain. Adenin berpasangan dengan timin dan guanin berpasangan dengan sitosin. Pasangan basa nitrogen A dan T dihubungkan oleh dua atom hidrogen (A=T). Adapun pasangan basa nitrogen C dan G dihubungkan oleh tiga atom hidrogen (CG). Dengan demikian, kedua polinukleotida pada satu DNA saling komplemen.Pada tahun 1947, sebelum ditemukannya struktur molekul DNA, seorang ahli biokimia bernama Erwin Chargaff menganalisis komposisi basa DNA sejumlah organisme yang berbeda. Hasil analisisnya adalah tiap spesies organisme memiliki komposisi DNA yang berbeda-beda. Banyaknya keempat basa nitrogen pada tiap spesies tidak sama, tetapi memiliki perbandingan yang khas. Artinya, tiap spesies memiliki jumlah basa yang khas.

Dalam DNA setiap spesies yang ditelitinya, Chargaff mengemukakan bahwa jumlah adenin sama dengan jumlah timin dan jumlah sitosin sama dengan jumlah guanin. Selain itu, urutan basa dan panjang DNA pada tiap spesies berbeda. Dengan 4 macam basa dan DNA yang panjang, akan terbentuk berbagai kemungkinan urutan basa. Karena gen tersusun dari urutan basa tertentu, maka jumlah gen pada DNA juga sangat banyak kemungkinannya. Jadi, hanya dengan 4 macam basa akan terbentuk banyak gen yang menentukan sifat individu.Apabila dilihat dengan mikroskop elektron , maka struktur DNA akan nampak seperti berikut :

Gambar Foto DNA yang diambil dengan menggunakan mikroskop elektron. DNA terdiri dari dua utas polinukleotida yang saling berpilin dengan arah berlawanan.

DNA heliks ganda yang panjang juga mempunyai suatu polaritas. Polaritas tersebut dikarenakan salah satu ujung rantai DNA merupakan gugus fosfat dengan rantai karbon 5 deoksiribosa pada ujung terminal nukleotidanya. Oleh karena ujung rantai DNA lain merupakan gugus demikian pula, rantai polinukleotida merupakan suatu polaritas atau bidireksionalitas polinukleotida 3-5 dan 53. Polaritas heliks ganda berlawanan orientasi satu sama lain. Kedua rantai polinukleotida DNA yang membentuk heliks ganda berjajar secara antiparalel. Jika digambarkan sebagai berikut :

5 ATTGTCGAGG 3

3 TAACAGSTCC 52.2 Fungsi DNA

Fungsi atau peranan DNA ini sebenarnya tidak sekadar sebagai pembawamateri genetik, melainkan juga menjalankan fungsi yang sangat komplekspula,antara lain:

a. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.b. Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.c. Melakukan sintesis protein.

d. Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri(replikasi).

e. Sebagai heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesissenyawa lain.2.3 Struktur Nukleotida dan Nukleosida

Nukleosida

Merupakan senyawa yang memiliki purin atau pirimidin yang berikatan secara kovalen dengan D-ribofuranosa (Deoksiribonukleosida) dalam suatu ikatan N-beta-glikosidik. Ikatan ini melibatkan gugusan hemiasetal C-1 dari pentosa dan atom nitrogen N-9 dari suatu purin atau N-1 dari suatu pirimidin. Nukleosida merupakan sebutan untuk bagian dari nukleotida tanpa gugus fosfat. Dengan demikian, nukleosida tersusun dari gula ribosa atau deoksiribosa dan basa nitrogen.Nukleosida merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP. Proses pembentukan ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di mitokondria sebagai bagian dari reaksi katabolisme/respirasi.

Gambar 2. suatu ribo dan deoksiribonukleosida

Dalam nomenklatur kimiawi, atom karbon dari suatu gula dalam suatu nukleosida diidentifikasi dengan nomor urutan utama untuk membedakannya dari atom basa nitrogenosa. Satu nukelosida yang ditemukan dalam tRNAs yang memiliki ikatan berbeda adalah pseudouridin, yang C-1 ribosanya melekat langsung pada C-5 Urasil. Campuran urasil pada pH fisiologis memiliki satu gugusan oksi dalam bentuk keto dan yang lain dalam bentuk enol. Tabel berikut, memberikan data nama lazim nukleosida utama dari DNA dan RNA.

Gambar 3. Pseudouridin Tabel 1. Nama Trivial dari NukleosidaBasaRibonukleosidaDeksiribonukleosida

AdeninAdenosinDeoksiadenosin

GuaninGuanosinDeoksiguanosin

UrasilUridinDeoksiuridin

SitosinSitidinDeoksistidin

TiminRibotimidinDeoksitimidin/ timidin

Nukleotida

Merupakan ester fosfat (asam fosforik) dari nukleosida. Terdapat beberapa kelas nukleotida karena ester fosfat dapat berada pada karbon 2-, 3- atau 5- dari suatu ribonukelotida atau pada karbon 3- atau 5- dari suatu deoksiribonukleotida. Nukleotida yang terdapat secara alamiah lazimnya merupakan 5- monofosfat.

Nukleotida adalah molekul yang tersusun dari gugus basa heterosiklik, gula, dan satu atau lebih gugus fosfat. Basa penyusun nukleotida biasanya adalah berupa purina atau pirimidina sementara gulanya adalah pentosa (ribosa), baik berupa deoksiribosa maupun ribosa.

Nukleotida adalah monomer penyusun RNA, DNA, dan beberapa kofaktor, seperti CoA, FAD, FMN, NAD, dan NADP. Dalam sel, kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya fotosintesis), metabolisme, dan transduksi sinyal selular.

Gambar 4. Struktur umum dari suatu ribo dan deoksi ribonukelotida

Tabel 2. Memberikan data dari dua nama dan singkatan mudah yang digunakan untuk masing-masing 5 nukleotida dari lima basa utama RNA dan DNA; klasifikasinya sebagai asam merupakan nomenklatur alternatif yang lebih tua.

Ribonukleosidase 5-fosfatDeoksinukleosidase 5-fosfat

Adenosin 5-monofosfatDeoksiadenosin 5-monofosfat

Asam 5-adenilat, AMPAsam 5-deoksiadenilat, dAMP

Guanosin 5-monofosfatDeoksiguanosin 5-monofosfat

Asam guanilat, GMPAsam 5-deoksiguanilat, dGMP

Sitidin 5-monofosfatDeoksistidin 5-monofosfat

Asam 5-sitidilat, CMPAsam 5-deoksistidilat, dCMP

Uridin 5-monofosfatDeoksitimin 5-monofosfat

Asam 5-uridilat, UMPAsam 5-deoksitimidilat, dTMP

Derivat di- dan tri- fosfat dari monofosfonukleosida juga terdapat secara alamiah. Nukelosida trifosfat merupakan substrat untuk sintesis asam nukleat dan trifosfat dari ribonukleosida (ATP, GTP, CTP, dan UTP) menyediakan energi yang diperlukan untuk banyak reaksi biokimiawi. Adenosin 5-mono, di- dan trifosfat merupakan kelompok biomolekul yang secara kritis penting, karena peranan kunci yang dimilikinya dalam pelestarian dan pemanfaatan energi kimiawi dalam semua sistem biologis.

BAB IIIPENUTUP

3.1 Kesimpulan

1.DNA memiliki struktur, yaitu gula pentosa (deosiribosa), fosfat dan basa nitrogen yang meliputi basa purin (guanin dan adenin) dan basa pirimidin (timin dan sitosin) dan RNA tersusun atas molekul-molekul, yaitu gula ribosa, fosfat, dan basa nitrogen yang terdiri atas purin (adenin dan guanin) dan pirimidin (urasil dan sitosin).

2.Fungsi atau peranan DNA antara lain:

a. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.

b. Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.

c. Melakukan sintesis protein.

d. Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri(replikasi).

e. Sebagai heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis senyawa lain.3.Nukleosida merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP. Proses pembentukan ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di mitokondria sebagai bagian dari reaksi katabolisme/respirasi. Nukleotida adalah monomer penyusun RNA, DNA, dan beberapa kofaktor, seperti CoA, FAD, FMN, NAD, dan NADP. Dalam sel, kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya fotosintesis), metabolisme, dan transduksi sinyal selular.

DAFTAR PUSTAKA

James D. Watson, et.al., DNA Rekombinon (Suatu Pelajaran Singkat), terj. Wisnu Gunaryo, (Jakarta: Erlangga, 1988)http://www.referensimakalah.com/2013/01/sejarah-penemuan-DNA-deoxyribonucleic-acid.htmlhttps://www.academia.edu/8959268/ASAM_NUKLEAThttp://www.infokedokteran.com/biologi-molekuler/biologi-molekuler-mengenal-transkripsi.html

Suryo, Genetika Manusia, (Yogyakarta: Gadjah Mada University Press, 1994). iii