Tim Penyusun Kimia Organik

Pengertian dan Sejarah AsamNukleat

Asam nukleat merupakan polimerbesar dengan ukuran yang bervariasiantara 25 ribu s/d 1 milyar yang tersusun dari monomer-monomer nukleotida.

Tahun 1879, Albrecht Kossel menemukan asam nukleat yang tersusun oleh suatu gugus gula, gugusfosfat, dan gugus basa.

Fungsi Asam Nukleat

Menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasiinformasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksiinformasi energi

Koenzim pembawa energi

Koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya;

Koenzim reaksi oksidasi reduksi.

- Nukleosida

- Nukleotida

- Asam nukleat

?

Perbedaan :

Perbedaan :

Nukleosida : terdiri dari gula pentosa + basa Nitrogen

Nukleotida : terdiri dari nukleosida (gulapentosa + basa N) + fosfat

Asam nukleat tersusun atas monomer-monomer nukleotida

• Gula pada asam nukleatadalah ribosa (RNA) dandeoxyribosa (DNA).

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

• Dalam penulisan diberitanda prime(') untukmembedakan penomoranpada basa nitrogen

51

23

4

1. GULA PENTOSA

Komponen Nukleotida

RIBOSA vs DEOKSIRIBOSA

• Turunan penting dariribosa adalah 2'-deoksiribosa, sering hanyadisebut deoksiribosa, yang pada karbon nomor 2‘nya OH digantikan oleh H.

• Deoksiribosa ditemukan diDNA (deoxyribonucleic acid)

• Ribosa ditemukan di RNA (ribonucleic acid).

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

DNA RNA

PERHATIKAN

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

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

•Gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2

2. BASA NITROGEN•Basa nitrogen berikatan dengan ikatan beta pada

atom karbon nomor1' dari gula ribosa ataudeoksiribosa.

•Pirimidin berikatan ke gula ribosa pada atom N-1 dari struktur cincinnya.

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

Komponen Nukleotida

BASA PIRIMIDIN DAN PURIN

Perhatikan struktur cincinnya

BASA-BASA DALAM ASAM NUKLEAT

KOMPOSISI BASA PENYUSUN ASAM NUKLEAT

Organisme A G C T

Escherichia 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

3. GUGUS FOSFAT

Nukleosida (Gula Ribosa yang berikatan dengan basanitrogen) + satu atau lebih gugus fosforil disebut

nukleotida.

Komponen Nukleotida

KERAGAMAN JUMLAH FOSFAT

1

2

3

Nucleosida mono-, di-, dan trifosfat

DNA Nucleotide

OO=P-O

O

PhosphateGroup

NNitrogenous base

(A, G, C, or T)

CH2

O

C1C4

C3 C2

5

Sugar(deoxyribose)

ASAM NUKLEAT

Monomer nukleotida dapatberikatan satu sama lain melaluiikatan fosfodiester antara -OH diatom C nomor 3‘nya dengangugus fosfat dari nukleotidaberikutnya.

Kedua ujung poli- atauoligonukleotida yang dihasilkanmenyisakan gugus fosfat diatom karbon nomor 5' nukleotida pertama dan gugushidroksil di atom karbon nomor3' nukleotida terakhir.

KERANGKA GULA-FOSFAT

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

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

• Perhatikan bahwa kerangka dasar polinukleotida memiliki muatannegatif.

BASA NITROGEN DAPAT BERPOSISI SYN-ATAU ANTI-

PENAMAAN NUKLEOTIDA (1)

PENAMAAN NUKLEOTIDA (2)

Two types of Nucleotides(depending on the sugar they contain)

1- Ribonucleic acids (RNA)The pentose sugar is Ribose (has

a hydroxyl group in the 3rd carbon---OH)

2- Deoxyribonucleic acids (DNA)The pentose sugar is Deoxyribose

(has just an hydrogen in the same place--- H) Deoxy = “minus oxygen”

DNA NucleotidesComposition (3 parts):

1- Deoxyribose sugar (no O in 3rd carbon)2- Phosphate group linking with other

nucleotide3- One of 4 types of bases (all containing

nitrogen): - Adenine- Thymine (Only in DNA)- Cytosine- Guanine

RNA NucleotidesComposition ( 3 parts):

1- Ribose sugar (with O in 3rd carbon)2- Phosphate group3- One of 4 types of bases (all containing

nitrogen): - Adenine- Uracyl (only in RNA)- Cytosine- Guanine

DNA vs RNA

DNA1- Deoxyribose sugar2- Bases: Adenine, Thymine, Cytosine, Guanine3- Double-stranded helix arrangement

RNA1- Ribose sugar2- Bases: Adenine, Uracyl, Cytosine, Guanine4- Single stranded

RNARibonukleotida adalah

penyusun RNA

RibonukleotidaRNA

RNA terdiri atas mRNA, tRNAdan rRNA

MASALAH RNA: KETIDAKSTABILAN

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

Deoksiribonukleotida adalah penyusun DNA

DNADeoksiribonukleotida

H

DNA

STRUKTUR DNA

• DNA terdiri atas dua rangkaianheliks anti-paralel (paralelberlawanan arah) yang melilitke kanan suatu poros.

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

• Kerangka yang berselang-selingantara gugus deoksiribosa danfosfat terletak di bagian luar.

• Ikatan hidrogen antara basapurin dan pirimidin terletak d bagian dalam.

RANGKAIAN BENANG DNA

•Basa penyusun suatu benangDNA yang antiparallel tidak samamelainkan bersifat komplementerhadap benang pasangannya.

•Basa C berpasangan dengan G, sedangkan A dengan T. Hal inisangat bemanfaat dalam kaitanuntuk penyimpanan danpemindahan.

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

IKATAN HIDROGEN ANTAR RANGKAIAN BASA DNA

A-T : 2 ikatan HG-C : 3 ikatan H

Watson-Crick base pairing

PERAN MASING-MASING AS. NUKLEAT

•DNA mengandung gen, informasi yang mengatursintesis protein dan RNA.

•DNA mengandung bagian-bagian yang menentukan pengaturan ekspresi gen (promoter, operator, dll.) sifat genetis

•DNA berperan untuk duplikasi diri dan pewarisansifat

•DNA berperan sebagai ekspresi informasi genetik gen pembawa membentuk protein melaluiproses transkripsi DNA menjadi RNA dan translasiRNA membentuk polipeptida

PERAN MASING-MASING AS. NUKLEAT

Jenis RNA :

• Messenger RNAs (mRNA) merupakan asam nukleat (RNA terpanjang) yang pembawa informasi genetik dari DNA ke sitoplasma terdapat di dalam inti sel / nukleus

• Transfer RNAs (tRNAs) merupakan bahan yang menterjemahkan informasi dalam mRNA menjadi urutanasam amino (RNA terpendek). Mengikat asam amino danmembawanya ke ribosom terdapat di dalam sitoplasma

• Ribosomal RNA (rRNA) merupakan komponen dariribosom, mesin biologis pembuat protein (asam amino polipeptida)

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

Analisis DNA1. Isolasi DNA

Prinsip :

(a) pembukaan sel pada sampel untuk mengeluarkanasam nukleatnya – diblender atau ditambah bahankimia

(b) memisahkan asam nukleat dari komponen selyang lain misalnya RNA dan protein – ditambahbahan kimia

(c) pemurnian asam nukleat – sentrifugasi danekstraksi kimia.

2. Uji Kualitatif dengan elektroforesis gel agarose dansouthern blot

Prinsip : Pemisahan DNA berdasarkan perbedaanukurannya dalam medan listrik.

Dalam elektroforesis gel terdapat dua material dasaryang disebut fase diam dan fase bergerak (eluen). Fase diam berfungsi menyaring objek yang akandipisah, sementara fase bergerak berfungsimembawa objek yang akan dipisah. Sering kali ditambahkan larutan penyangga pada fase bergerakuntuk menjaga kestabilan objek elektroforesis gel. Elektroda positif dan negatif diletakkan pada masing-masing ujung aparat elektroforesis gel.

3. Uji Kuantitatif dengan spektrofotometri

Prinsip : Penentuan kadar DNA berdasarkanpenyerapan energi pada panjang gelombangtertentu.

DNA memiliki nilai absorbansi maksimal padapanjang gelombang 260 nm (λ 260 nm) sedangkanprotein memiliki absorbansi maksimal pada panjanggelombang 280 nm (λ 280 nm).