MAKALAH
ASAM NUKLEAT
DISUSUN
OLEH :
1. ANDRI FEBRIANA
2. ERLINDA SYAFITRI
KELAS
: 2 O
MATA KULIAH KIMIA ORGANIK 2
PROGRAM STUDI FARMASI
FAKULTAS FARMASI dan SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PROF.DR.HAMKA
BAB
I
PENDAHULUAN
I.I Latar
Belakang
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.
Asam nukleat telah menjadi bahan
penelitian para ahli biokimia sejak senyawa ini diisolasi dari inti sel untuk
pertama kalinya.Ada dua jenis asam nukleat 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 dilarutkan
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 ini sal saja dan dengan dan dengan cara ekstraksi terhadap
inti sel ini ia memperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut
dalam asam. Pada waktu itu ia belum dapat menentukan rumus kimia zat tersebut,
sehingga ia menamakan nuclein. Sebenarnya apa yang dia temukan dari ekstrak ini
sel tersebut adalah campuran senyawa- senyawa yang mengandung 30% DNA.
Sejak tahun 1940 studi tentang
genetika telah berkembang pesat dan orang telah mengetahui bahwa kromosom adalm
sel adalah pembawa sifat-sifat keturunan pada seseorang. Pada tahun 1951
seorang ahli genetika Amerika, James Watson, bekerja sama dengan dua orang
sarjana fisika dari Inggris Francis Crick dan Maurice Wilkins yang telah
melakukan penelitian terhadap komosom ini. Atas ketekunan mereka, telah dapat
dijelaskan bentuk molekul DNA dengan sejumlah model, dan untuk itu pada tahun
1961 mereka memperoleh Nobel.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, misanya DNA nukleat dengan protein ini disebut nucleoprotein.Molekul asam
nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer
bukan asam amino, melainkan nukleotida.Oleh karena itu unruk mempelajari asam
nukleat, perlu dipelajari terlebih dahulu tentang nukleotida.
I.II Rumusan
Masalah
Rumusan masalah yang akan dibahas dalam makalah ini adalah:
1. Apapengertian
asam nukleat?
2. Apa
saja jenis-jenis asam nukleat?
3. Bagaimana
struktur DNA dan RNA?
4. Bagaimana
proses repilkasi DNA?
5. Apa
sifat-sifat dari asam nukleat?
I.III Tujuan dan
Manfaat
Tujuan:
1.
Mampu
menjelaskan pengertianAsam Nukleat
2.
Mampu menjelaskanjenis-jenis Asam Nukleat
3.
Mampu mengetahui struktur DNA dan RNA
4.
Mampu mengetahui proses replikasi DNA
5.
Mampu mengetahui sifat-sifat Asam Nukleat
Manfaat
1.
Salah satu bentuk penugasan mata kuliah yang bersifat
kelompok sehingga mampu mendorong interaksi dan kerjasama antar anggota
kelompok
2.
Memenuhi tugas yang bersifat kelompok yang diberikan oleh
dosen pembimbing
3.
Meningkatkan motivasi belajar mahasiswa, karena dilaksanakan
secara selaras dan memudahkan mahasiwa dalam belajar
4.
Mampu membantu mahasiswa dalam saling bertukar pikiran dalam
memahami pembelajaran yang diberikan.
BAB
II
PEMBAHASAN
A.
Pengertian 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. Asam nukleat dinamai demikian karena
keberadaan umumnya di dalam inti (nukleus) 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.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:
adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan
timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada
RNA.
Monomer
nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari hasil hidrolisis
asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer nukleotida akan
dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini dilakukan dalam
suasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap senyawa nukleosida
dalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula dan basa nitrogen dengan
bentuk heterosiklik. Sehingga komposisi molekul penyusun asam nukleat diketahui
dengan jelas, seperti yang ditunjukkan gambar 14.54 hingga bagan pada Gambar
14.57.
Gambar 14.54.
Molekul sederhana asam nukleat
Gambar 14.57. Skema
hidrolisis Asam nukleat
Dari Gambar 14.54 tampak bahwa
struktur utama asam nukleat adalah molekul gula yang mengandung asam posfat dan
basa Nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan posfodiester membentuk rantai
panjang. Monomer nukleotida dapat dilihat pada Gambar 14.55 dan 14.56.
Gambar 14.55.
Molekul Nukleotida
Gambar 14.56.
Molekul Nukleosida
A.
Jenis-Jenis
Asam Nukleat
Jenis-Jenis
asam nukleat cukup banyak. Namun, Asam nukleat yang paling umum adalah Asam
deoksiribonukleat (DNA) and Asam ribonukleat (RNA).
A) Asam
deoksiribonukleat (DNA)
Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (deoxyribonucleic
acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat
kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi
genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini
berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah
beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human
Immunodeficiency Virus).
DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen
utama, yakni gugus fosfat, gula deoksiribosa (gula pentosa) dan basa nitrogen,
yang terdiri dari: Adenina (A), Guanina (G) , Sitosina (C) dan Timina (T).
Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan
nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida. Rantai DNA memiliki
lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit
monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang
terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas
220 juta nukleotida.
B) Asam
ribonukleat (RNA)
Asam
ribonukleat (ribonucleic acid ; RNA) adalah satu dari tiga makromolekul utama
(bersama dengan DNA dan protein) yang berperan penting dalam segala bentuk
kehidupan.
Asam
ribonukleat berperan sebagai pembawa bahan genetik dan memainkan peran utama
dalam ekspresi genetik.Dalam dogma pokok (central dogma) genetika molekular,
RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan ekspresi fenotipik
yang diwujudkan dalam bentuk protein.
B.
Struktur
DNA dan RNA
DNA memiliki struktur
Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang
berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu
2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan
fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon
kelima pada gula lainnya.Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula
penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.
DNA
terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda.Pada
struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan
dengan orientasi nukleotida untai lainnya.Hal ini disebut sebagai
antiparalel.Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur
utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada
heliks.Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara
basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut.Empat basa yang ditemukan
pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina
(G), dan timina (T).Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina
berikatan dengan sitosina.Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya
merupakan molekul RNA.
Struktur
dasar RNA mirip dengan DNA.RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida.Setiap
nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu gugus basa
nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus
fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida yang lain.
Perbedaan
RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil cincin gula pentosa, sehingga
dinamakan ribosa, sedangkan gugus pentosa pada DNA disebut deoksiribosa.
Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA,
kecuali basa timina pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada
empat pilihan: adenina, guanina, sitosina, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA,
tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.
C.
Tipe-Tipe
RNA
RNA
hadir di alam dalam berbagai macam/tipe.Sebagai bahan genetik, RNA berwujud
sepasang pita (Inggris double-stranded RNA, dsRNA). Genetika molekular klasik
mengajarkan, pada eukariota terdapat tiga tipe RNA yang terlibat dalam proses
sintesis protein:
1.
RNA-kurir
(bahasa Inggris: messenger-RNA, mRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase I.
2.
RNA-ribosom
(bahasa Inggris: ribosomal-RNA, rRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase II
3.
RNA-transfer
(bahasa Inggris: transfer-RNA, tRNA), yang disintesis dengan RNA polimerase III
Pada
akhir abad ke-20 dan awal abad ke-21 diketahui bahwa RNA hadir dalam berbagai
macam bentuk dan terlibat dalam proses pascatranslasi. Dalam pengaturan
ekspresi genetik orang sekarang mengenal RNA-mikro (miRNA) yang terlibat dalam
"peredaman gen" atau gene silencing dan small-interfering RNA (siRNA)
yang terlibat dalam proses pertahanan terhadap serangan virus.
D.
Replikasi
DNA
Replikasi
merupakan proses pelipatgandaan DNA. Proses replikasi ini diperlukan ketika sel
akan membelah diri. Pada setiap sel, kecuali sel gamet, pembelahan diri harus
disertai dengan replikasi DNA supaya semua sel turunan memiliki informasi
genetik yang sama. Pada dasarnya, proses replikasi memanfaatkan fakta bahwa DNA
terdiri dari dua rantai dan rantai yang satu merupakan "konjugat"
dari rantai pasangannya. Dengan kata lain, dengan mengetahui susunan satu
rantai, maka susunan rantai pasangan dapat dengan mudah dibentuk.
Ada
beberapa teori yang mencoba menjelaskan bagaimana proses replikasi DNA ini
terjadi. Salah satu teori yang paling populer menyatakan bahwa pada
masing-masing DNA baru yang diperoleh pada akhir proses replikasi; satu rantai
tunggal merupakan rantai DNA dari rantai DNA sebelumnya, sedangkan rantai
pasangannya merupakan rantai yang baru disintesis.Rantai tunggal yang diperoleh
dari DNA sebelumnya tersebut bertindak sebagai "cetakan" untuk
membuat rantai pasangannya.
Proses
replikasi memerlukan protein atau enzim pembantu; salah satu yang terpenting
dikenal dengan nama DNA polimerase, yang merupakan enzim pembantu pembentukan
rantai DNA baru yang merupakan suatu polimer. Proses replikasi diawali dengan
pembukaan untaian ganda DNA pada titik-titik tertentu di sepanjang rantai DNA.
Proses pembukaan rantai DNA ini dibantu oleh enzim helikase yang dapat
mengenali titik-titik tersebut, dan enzim girase yang mampu membuka pilinan
rantai DNA.
Setelah
cukup ruang terbentuk akibat pembukaan untaian ganda ini, DNA polimerase masuk
dan mengikat diri pada kedua rantai DNA yang sudah terbuka secara lokal
tersebut. Proses pembukaan rantai ganda tersebut berlangsung disertai dengan
pergeseran DNA polimerase mengikuti arah membukanya rantai ganda. Monomer DNA
ditambahkan di kedua sisi rantai yang membuka setiap kali DNA polimerase
bergeser.Hal ini berlanjut sampai seluruh rantai telah benar-benar terpisah.
Proses
replikasi DNA ini merupakan proses yang rumit namun teliti. Proses sintesis
rantai DNA baru memiliki suatu mekanisme yang mencegah terjadinya kesalahan
pemasukan monomer yang dapat berakibat fatal. Karena mekanisme inilah kemungkinan
terjadinya kesalahan sintesis amatlah kecil.
