ASAM NUKLEAT

ASAM NUKLEAT
( DNA dan RNA)
Fungsi DNA
DNA harus mampu menyimpan informasi
genetik dan dengan tepat dan dapat
meneruskan informasi tersebut dari tetua
kepada keturunannya, dari generasi ke
generasi. Fungsi ini merupakan fungsi
genotipik, yang dilaksanakan melalui replikasi
Fungsi DNA
DNA harus mengatur perkembangan fenotipe
organisme. Artinya, materi genetik harus
mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi
organisme mulai dari zigot hingga individu
dewasa. Fungsi ini merupakan fungsi
fenotipik, yang dilaksanakan melalui ekspresi
gen
Fungsi DNA
DNA sewaktu-waktu harus dapat mengalami
perubahan sehingga organisme yang
bersangkutan akan mampu beradaptasi
dengan kondisi lingkungan yang berubah.
Tanpa perubahan semacam ini, evolusi tidak
akan pernah berlangsung. Fungsi ini
merupakan fungsi evolusioner, yang
dilaksanakan melalui peristiwa mutasi
Komponen Asam Nukleat
1. Basa purin atau pirimidin
2. Gula ribosa (RNA)
Gula deoksiribosa (DNA)
3. Gugus fosfat
Komponen asam nukleat
1. Basa purin atau pirimidin
Yaitu basa nirogen yang terikat pada atom c
nomor 1 suatu molekul gula (ribosa atau
deoksiribosa) melalui ikatan N-glikosidik.
Ada 2 macam basa nitrogen:
Basa Purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G)
Basa Pirimidin terdiri atas timin (T), sitosin
(cytosine, C), dan urasil(U)
Komponen asam nukleat
Komponen basa DNA/RNA
DNA : A T
G C
RNA : A U
G C
Beberapa tRNA mengandung basa T
Beberapa bakteriofag DNA-nya tersusun atas U
dan bukan T
Komponen asam nukleat
2. Molekul Gula dengan 5
atom C (pentosa)
Pada DNA gulanya adalah
deoksiribosa
Pada RNA gulanya adalah
ribosa
3. Gugus Fosfat
Gugus fosfat yang terikat pada atom C nomor 5
melalui ikatan fosfo ester. Gugus fosfat inilah
yang menyebabkan asam nukleat bermuatan
negatif kuat
Nukleotida = Basa + Gula + Fosfat
DNA
Informasi semua protein disimpan di
dalam DNA
dalam bentuk kromosom atau plasmid.
Kromosom tersusun atas dua untai
DNA yg terlilit bersama di dalam heliks
putar kiri.
Untai heliks dipegang bersama dg
ikatan hidrogen antar basa-basa.
Sisi luar heliks tersusun atas gula
dan gugus fosfat, yg menjadikan
DNA bermuatan negatif.
Pasangan basa A=T GΞC
Ikatan hidrogen A --T
Ikatan hidrogen A--T
Ikatan hidrogen G--C
Ikatan hidrogen G--C
Struktur DNA
Ujung 5’
Untai 2
Ujung
3’
Ujung 3’
Untai 1
Ujung 5’
Basa –basa yang berpasangan terletak pada bidang datar
yang sama dan tegak lurus terhadap aksis untaian DNA.
Diameter untaian DNA adalah 20 angstrom ( A⁰). Diameter
untaian bersifat konstan karena basa purin akan selalu
berpasangan degan pirimidin. Pasangan-pasangan basa yang
berurutan berjarak 3,4 A⁰ satu sama lain dan berotasi sebesar
36⁰. Struktur untaian berulang setiap 10 basa, atau dengan
kata lain ada 10 pasangan basa setiap putaran untaian.
Untaian DNA mempunyai dua lekukan (groove) eksternal yaitu
lekukan besar ( major groove) dan lekukan kecil ( minor
groove). Kedua lekukan tsb mempunyai peranan sebagai
tempat melekatnya molekul protein tertentu.
• Telah dijelaskan bahwa penggambaran asam nukleat cukup
dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja
• Penulisan sekuens asam nukleat ada kebiasaan untuk
menempatkan ujung 5’ di sebelah kiri atau ujung 3’ di sebelah
kanan.
• Sebagai contoh, suatu sekuens DNA dapat dituliskan 5’ATGACCTGAAAC-3’ atau suatu sekuens RNA dituliskan 5’GGUCUGAAUG-3’.
• Sekuens tersebut juga menggambarkan arah pembacaannya
• Dua asam nukleat yang memiliki sekuens sama tidak berarti
keduanya sama jika pembacaan sekuens tersebut dilakukan dari
arah yang berlawanan (yang satu 5’→ 3’, sedangkan yang lain 3’→
5’).
• Selain ikatan glikosidik dan fosfodiester, basa di dalam nukleotida
membentuk ikatan hidrogen.
• Adenin akan membentuk 2 ikatan hidrogen dengan timin pada
untai komplementer DNA double helix.
• Guanin membentuk 3 ikatan hidrogen dengan sitosin
• Adanya ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai
polinukleotida terikat satu sama lain dan saling komplementer.
Artinya, begitu sekuens basa pada salah satu rantai diketahui, maka
sekuens pada rantai yang lainnya dapat ditentukan.
• DNA terdapat dlm bentuk heliks ganda (double helix) yg seragam
dengan rantai-rantai komplementer yg berpilin satu sama lain
membentuk tangga spiral ke arah kanan, sedangkan molekulmolekul RNA disintesis dari cetakan DNA sebagai untai tunggal.
• Namun, untai tunggal RNA juga dpt melipat ke rantainya sendiri dan
membentuk pasangan basa komplementer yg menghasilkan
struktur sekunder yg unik
• Ke dua untai komplementer dari heliks ganda DNA bekerja dengan
arah yg berlawanan atau antiparalel.
• Jika salah satu rantai dibaca dari ujung fosfat 5’-nya, maka rantai
lainnya akan dibaca dari ujung hidroksilnya 3’-nya.
• 3‛ membawa gugus –OH bebas pada posisi 3‛ dari cincin gula, dan
ujung 5‛membawa gugus fosfat bebas pada posisi 5‛ dari cincin gula
• Heliks ganda DNA akan membawa satu putaran setiap 10
pasangan basa (sekitar 3,4 nm)
• Basa yg berpasangan terletak di tengah molekul, membentuk
rongga hidrofobik sehingga lebar heliks menjadi sekitar 2 nm
• Bentuk DNA tersebut dikatakan berada dalam bentuk B atau
bentuk yang sesuai dengan model asli Watson-Crick.
• Bentuk yang lain, misalnya bentuk A, akan dijumpai jika DNA
berada dalam medium dengan kadar garam tinggi. Pada
bentuk A terdapat 11 pasangan basa dalam setiap putaran
spiral.
• Selain itu, ada pula bentuk Z, yaitu bentuk molekul DNA yang
mempunyai arah pilinan spiral ke kiri.
• Bermacam-macam bentuk DNA ini sifatnya fleksibel, artinya
dapat berubah dari yang satu ke yang lain bergantung kepada
kondisi lingkungannya.
Contoh Struktur Primer DNA
•
•
•
•
•
•
•
•
1
61
121
181
241
301
361
421
atgatgagtg gcacaggaaa cgtttcctcg atgctccaca gctatagcgc caacatacag
cacaacgatg gctctccgga cttggattta ctagaatcag aattactgga tattgctctg
ctcaactctg ggtcctctct gcaagaccct ggtttattga gtctgaacca agagaaaatg
ataacagcag gtactactac accaggtaag gaagatgaag gggagctcag ggatgacatc
gcatctttgc aaggattgct tgatcgacac gttcaatttg gcagaaagct acctctgagg
acgccatacg cgaatccact ggattttatc aacattaacc cgcagtccct tccattgtct
ctagaaatta ttgggttgcc gaaggtttct agggtggaaa ctcagatgaa gctgagtttt
cggattagaa acgcacatgc aagaaaaaac ttctttattc atctgccctc tgattgtata
Berdasarkan aturan pasangan AT dan GC, jika
kita mengetahui satu untai, maka kita juga
mengetahui untai lainnya . Ujung kiri adalah 5’
dan ujung kanan 3’.
• DNA dobel heliks dapat dikopi secara persis karena masingmasing untai mengandung sekuen nukleotida yang persis
berkomplemen dengan sekuen untai pasangannya. Masingmasing untai dapat berperan sebagai cetakan untuk sintesis
dari untai komplemen baru yang identik dengan pasangan
awalnya.
RNA
• Untai tunggal RNA juga dpt melipat ke rantainya sendiri dan
membentuk pasangan basa komplementer yg menghasilkan
struktur sekunder yg unik (ikatan hidrogen dlm molekulnya
sendiri =intramolekuler).
• Berdasarkan fungsinya, dikenal 3 jenis RNA yi RNA transfer
(tRNA); RNA duta atau messenger (mRNA) dan RNA ribosom
(rRNA)
• Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan
struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder
• t RNA mempunyai ukuran paling kecil (panjang 75-80 nukleotida)
dan berperan membawa asam amino ke ribosom untuk dipolimerisasi membentuk rantai polipeptida
• RNA ribosom merupakan komponen struktural dari ribosom
• mRNA (RNA duta) membawa sekuens ribonukleotida hasil
transkripsi kode genetik pada salah satu untai DNA sehingga
panjang dan komposisi mRNA sangat bervariasi
tRNA
membawa asam amino yg disintesis mjd protein
RNA structure
Primary structure
A) single stranded regions
formed by unpaired nucleotides
Secondary structure
B) duplex
double helical RNA (A-form with 11 bp per turn)
C
C) hairpin
duplex bridged by a loop of unpaired nucleotides
D) internal loop
D
nucleotides not forming Watson-Crick base pairs
E
F
DNA
RNA
G
E) bulge loop
unpaired nucleotides in one strand,
other strand has contiguous base pairing
F) junction
B
A
three or more duplexes separated by single
stranded regions
Mutations
Amino acids, protein
structure
G) pseudoknot
tertiary interaction between bases of hairpin loop
and outside bases
Struktur RNA
Primary structure
Secondary structure
Tertiary structure
C
D
E
F
B
A
G