MAKALAH INDIVIDU ASAM NUKLEAT
KIMIA ORGANIK - 02
Dosen Pengampu : Eny Kusrini, S.Si., Ph. D
Disusun Oleh :
Jennifer Batami - Teknik Kimia (2206057554)
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Depok Mei 2023
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya yang melimpah, makalah berjudul “ Asam Nukleat “ dapat terselesaikan dengan baik dan tepat waktu dan tanpa adanya hambatan yang berarti. Adapun Tujuan dituliskannya makalah ini adalah sebagai salah satu agenda kegiatan akademis untuk memenuhi tugas mata kuliah “Kimia Organik” yang diberikan oleh Bu Eny Kusrini, S.Si., Ph. D. selaku dosen pengampu pada mata kuliah Kimia Organik-02. Selain itu, makalah ini juga memiliki tujuan untuk memberikan pengetahuan kepada para pembaca mengenai deskripsi mendetail mengenai struktur, sifat, dan pengaplikasian asam nukleat dalam kehidupan. Selama proses penulisan makalah ini, penulis tak lepas dari pengarahan dan bimbingan dari berbagai pihak sehingga makalah ini dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah berkontribusi, baik secara langsung maupun tidak langsung, dalam penyusunan makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna karena adanya keterbatasan dimiliki, baik dalam aspek pengetahuan maupun pengalaman. Oleh karena itu, penulis mengharapkan dan menerima adanya kritik maupun saran yang membangun agar penulisan makalah selanjutnya dapat lebih baik.
Depok, 22 Mei 2023
Penulis Jennifer Batami 220605755
ABSTRAK
ASAM NUKLEAT Jennifer Batami
Teknik Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, 16424 Depok, Jawa Barat, Indonesia
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N).
Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, menstransmisi, dan mentranslasi informasi genetik; metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya;
koenzim reaksi oksidasi reduksi.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………ii
ABSTRAK………... iii
DAFTAR ISI……….………iv
DAFTAR GAMBAR……….…………v
BAB 1 PENDAHULUAN……….………1
1.1 Latar Belakang………...…………..1
1.2 Rumusan Masalah………1
1.3 Tujuan dan Manfaat ……….…………3
1.4 Urgensi dan Relevansi………. 2
BAB 2 PEMBAHASAN………3
2.1 Definisi Asam Nukleat……… 3
2.2 Struktur Kimia Asam Nukleat………. 3
2.3 Nukleosida dan Nukleotida……….……….4
2.4 Ikatan Fosfodiester………...…………6
2.5 Sekuens Asam Nukleat……….7
2.6 Struktur tangga berpilin DNA dan Modifikasi Struktur Molekul RNA…………...7
2.7 Sifat Fisika dan Sifat kimia Asam Nukleat………..9
BAB 3 KESIMPULAN………...………..……...…12
3.2 Saran………..……… 13
LAMPIRAN……….14
Soal - Soal ………...………14
Tanya Jawab…..……….……….…….16
LEMBAR PERNYATAAN……….…...……18
DAFTAR PUSTAKA………..……….……..……19
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Komponen-komponen asam nukleat, a) gugus fosfat, b) gula pentosa, c) basa N.. 4
Gambar 2. Struktur Nukleotida dan Nukleosida ………...5
Gambar 3. Struktur basa nitrogen………..6
Gambar 4. Ikatan Fosfodiester dan ikatan glikosidik pada asam nukleat………. 6
Gambar 5. Model struktur tangga berpilin DNA………...8
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Tubuh manusia terdiri dari berbagai senyawa organik, termasuk asam nukleat. Asam nukleat terletak di dalam inti sel, yang menunjukkan betapa pentingnya asam nukleat dalam pemeliharaan semua proses kehidupan di dalam tubuh. Asam nukleat ada pada kode genetik yang tersimpan dalam rantai DNA digunakan untuk membuat protein. Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N).
Nukleotida yang merupakan monomer asam nukleat (building block) memiliki banyak fungsi dalam metabolisme selular. Sebagai konstituen asam nukleat, deoxyribonucleic acid (DNA) danribonucleic acid(RNA), nukleotida berfungsi sebagai gudang informasi genetik.
Struktur protein dan metabolisme biomolekul dan komponen selular lainnya merupakan produk informasi yang sudah terprogram dalam nukleotida. RNA juga terdiri atas nukleotida yang memiliki banyak fungsi. Ribosomal RNA (rRNA) adalah komponen ribosom yang bertanggungjawab pada sintesis protein. Massenger RNA (mRNA) merupakan intermediet yang membawa informasi genetik dari suatu gen ke ribosom. Transfer RNA (tRNA) adalah molekul yang menerjemahkan informasi pada mRNA untuk menentukan asam amino spesifik. Selain gudang genetik, nukleotida juga merupakan bagian dari koenzim, donor gugus fosforil (ATP dan GTP), donor gula (UDP dan GDP-gula) atau donor lipid (CDP-asilgliserol). Bentuk energi pada metabolisme tubuh tergantung pada adanya transfer gugus fosforil. Oleh karena itu, penting sekali keberadaan asam nukleat dalam tubuh dikarenakan sangat penting untuk tubuh.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, diketahui bahwa asam nukleat sangat penting bagi tubuh sebagai pembawa informasi genetik. Oleh karena itu, dirumuskan beberapa masalah yang akan dibahas pada makalah ini. Adapun rumusan masalah tersebut adalah:
1. Apa definisi dari asam nukleat, nukleosida dan nukleotida serta bagaimana struktur kimia asam nukleat ?
2. Apa yang dimaksud Ikatan fosfodiester ?
3. Bagaimana Sekuens asam nukleat ?
4. Bagaimana Struktur tangga berpilin (double helix) DNA dan Modifikasi struktur molekul RNA ?
5. Apa saja Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat ?
1.3 Tujuan dan Manfaat
Berdasarkan rumusan masalah dan latar belakang diatas, adapun tujuan yang ingin dicapai adalah sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui pengertian Asam Nukleat, struktur kimia asam nukleat dan apa yang dimaksud dengan Nukleosida dan nukleotida.
2. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Nukleosida dan nukleotida.
3. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Ikatan fosfodiester.
4. Untuk mengetahui bagaimana sekuens dari Asam Nukleat.
5. Untuk mengetahui bagaimana Struktur tangga berpilin (double helix) DNA dan Modifikasi struktur molekul RNA.
6. Untuk mengetahui apa saja sifat-sifat kimia dari Asam Nukleat.
Sedangkan untuk manfaat dari makalah ini yaitu, diharapkan agar dapat bermanfaat bagi pembaca dan mengetahui serta memperdalam pengetahuan tentang asam nukleat itu sendiri.
1.4 Urgensi dan Relevansi
Melalui latar belakang dari asam nukleat, dapat diketahui bahwa keberadaan asam nukleat sangat penting dibutuhkan oleh tubuh. Pentingnya mengetahui dan mempelajari asam nukleat untuk keahlian bidang teknik kimia yaitu dikarenakan dalam teknik kimia kita mempelajari mengenai bidang kimia organik, asam nukleat merupakan suatu polimer yang tersusun dari monomer-monomer yakni ikatan molekul kecil atau sederhana yang membentuk unit struktural dasar atau esensial dari molekul yang lebih besar atau lebih kompleks yang kemudian jika dikaitkan dengan teknik kimia, kita akan mempelajari bagaimana asam nukleat dapat dimanfaatkan dalam hal teknologi kimia untuk di industri baik itu obat - obatan hingga makanan. Sedangkan untuk relevansinya asam nukleat dalam bidang teknik kimia yaitu, dikarenakan kimia erat kaitannya dengan zat - zat / senyawa, oleh karena itu seorang teknik kimia harus dapat mengolah bagaimana senyawa kimia dalam hal ini asam nukleat dapat diolah dan dimanfaatkan seiring perkembangan teknologi dalam bidang kimia hingga menciptakan inovasi baru dari pemanfaatan asam nukleat tersebut.
BAB II PEMBAHASAN 2.1 Definisi Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N). Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, mentransmisi, dan mentranslasi informasi genetik;
metabolisme antara (intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi.
2.2 Struktur Kimia Asam Nukleat
Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O.
Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatic heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U). Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.
Gambar 1. Komponen-komponen asam nukleat, a) gugus fosfat, b) gula pentosa, c) basa N Di antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut, hanya basa N yang memungkinkan terjadinya variasi. Pada kenyataannya, urutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagi spesifisitasnya. Dengan kata lain, identifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema bisa diperoleh dengan menggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya saja.
2.3 Nukleosida dan Nukleotida
Berdasarkan pengertian asam nukleat, setiap nukleotida pada asam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertian nukleotida secara umum yaitu nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat. Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.. Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula, nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosin monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat.
Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo) nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin, dan deoksitimidin.
Nukleotida memiliki tiga karakteristik komponen yaitu basa nitrogen heterosiklik, gula pentosa dan gugus fosfat. Molekul nukleotida yang gugus fosfatnya mengalami hidrolisis dinamakan dengan nukleosida. Basa dan gula pentosa penyusun nukleotida merupakan bentuk senyawa heterosiklik. Struktur nukleotida dan nukleosida dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2. Struktur Nukleotida dan Nukleosida
Diketahui bahwa basa nitrogen heterosiklik yang menyusun nukleotida yaitu purin dan pirimidin. Ada empat basa nitrogen yang merupakan unit pembentuk DNA yaitu adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T). Sedangkan pembentuk RNA yaitu adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan urasil (U). Adenin dan guanin merupakan basa nitrogen jenis purin sedangkan sitosin, timin dan urasil adalah derivat pirimidin. Berikut merupakan struktur dari basa nitrogen
Gambar 3. Struktur basa nitrogen 2.4 Ikatan fosfodiester
Selain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N, pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester
Gambar 4. Ikatan Fosfodiester dan ikatan glikosidik pada asam nukleat
Oleh karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotida dengan gula pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus menghubungkan kedua nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian, akan terbentuk suatu rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya satu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Kecuali yang berbentuk sirkuler, seperti halnya pada kromosom dan plasmid bakteri, rantai
polinukleotida memiliki dua ujung. Salah satu ujungnya berupa gugus fosfat yang terikat pada posisi 5’ gula pentosa. Oleh karena itu, ujung ini dinamakan ujung P atau ujung 5’.
Ujung yang lainnya berupa gugus hidroksil yang terikat pada posisi 3’ gula pentosa sehingga ujung ini dinamakan ujung OH atau ujung 3’. Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai polinukleotida linier mempunyai arah tertentu. Pada pH netral adanya gugus fosfat akan menyebabkan asam nukleat bermuatan negatif. Inilah alasan pemberian nama ’asam’ kepada molekul polinukleotida meskipun di dalamnya juga terdapat banyak basa N. Kenyataannya, asam nukleat memang merupakan anion asam kuat atau merupakan polimer yang sangat bermuatan negatif.
2.5 Sekuens asam nukleat
Telah dikatakan di atas bahwa urutan basa N akan menentukan spesifisitas suatu molekul asam nukleat sehingga biasanya kita menggambarkan suatu molekul asam nukleat cukup dengan menuliskan urutan basa (sekuens)-nya saja. Selanjutnya, dalam 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’. Jadi, spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya, juga harus dilihat dari 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’).
2.6 Struktur tangga berpilin (double helix) DNA dan Modifikasi struktur molekul RNA
Dua orang ilmuwan, J.D.Watson dan F.H.C.Crick, mengajukan model struktur molekul DNA yang hingga kini sangat diyakini kebenarannya dan dijadikan dasar dalam berbagai teknik yang berkaitan dengan manipulasi DNA. Model tersebut dikenal sebagai tangga berplilin (double helix). Secara alami DNA pada umumnya mempunyai struktur molekul tangga berpilin ini.
Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah pilinan ke kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan - pasangan basa antara kedua rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan
berpasangan dengan basa T pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C. Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah (nonkovalen).
Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hydrogen rangkap dua, sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. 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. 19 Oleh karena basa bisiklik selalu berpasangan dengan basa monosiklik, maka jarak antara kedua rantai polinukleotida di sepanjang molekul DNA akan selalu tetap.
Dengan perkataan lain, kedua rantai tersebut sejajar. Akan tetapi, jika rantai yang satu dibaca dari arah 5’ ke 3’, maka rantai pasangannya dibaca dari arah 3’ ke 5’. Jadi, kedua rantai tersebut sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel).
Gambar 5. Model struktur tangga berpilin DNA
Jarak antara dua pasangan basa yang berurutan adalah 0,34 nm. Sementara itu, di dalam setiap putaran spiral terdapat 10 pasangan basa sehingga jarak antara dua basa yang tegak lurus di dalam masing-masing rantai menjadi 3,4 nm. Namun, kondisi semacam ini hanya dijumpai apabila DNA berada dalam medium larutan fisiologis dengan kadar garam rendah seperti halnya yang terdapat di dalam protoplasma sel hidup. DNA semacam ini 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.
Tidak seperti DNA, molekul RNA pada umumnya berupa untai tunggal sehingga tidak memiliki struktur tangga berpilin. Namun, modifikasi struktur juga terjadi akibat terbentuknya ikatan hidrogen di dalam untai tunggal itu sendiri (intramolekuler). Dengan adanya modifikasi struktur molekul RNA, kita mengenal tiga macam RNA, yaitu RNA duta atau messenger RNA (mRNA), RNA pemindah atau transfer RNA (tRNA), dan RNA ribosomal (rRNA). Struktur mRNA dikatakan sebagai struktur primer, sedangkan struktur tRNA dan rRNA dikatakan sebagai struktur sekunder. Perbedaan di antara ketiga struktur molekul RNA tersebut berkaitan dengan perbedaan fungsinya masing-masing.
2.7 Sifat-sifat Fisika-Kimia Asam Nukleat Beberapa sifat fisika-kimia asam nukleat :
a. Stabilitas asam nukleat
Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanya ikatan hidrogen diantara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklah demikian.
Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan sama kuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA berada dalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadap stabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa.Penentu stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan(stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa.
Permukaan basa yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga pasangan tersebut menjadi kuat.
b. Pengaruh Asam
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen 21 komponennya.
Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan bersifat apurinik.
c. Pengaruh Alkali
Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun, RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karena adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.
d. Denaturasi kimia
Jika larutan DNA dipanaskan, maka energi termal akan memecahkan ikatan hidrogen dan ikatan lani yang menentukan kestabilan heliks ganda, akibatnya kedua untai akan memisah atau mengalami denaturasi (Marks, et al 2000). Tanda panah yang melingkari DNA menunjukkan bahwa DNA berfungsi sebagai template atau cetakan bagi replikasi dirinya. Tanda panah antara DNA dan RNA menunjukkan pembentukkan molekul RNA dari DNA cetakan (tranksripsi) kemudian sintesis protein ditentukan oleh RNA cetakan melalui proses translasi (Willbraham and Matta dalam T. Milanda, 1994).
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen.
Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
e. Viskositas
DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karena diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapa sentimeter.
Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain itu, DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyai viskositas yang tinggi.
Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat rentan terhadap fragmentasi fisik. Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika kita hendak melakukan isolasi DNA yang utuh.
f. Kerapatan apung
Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung (bouyant density)-nya. Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat 22
molekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang sama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika larutan ini disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien kerapatan. Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien yang sesuai dengan kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam tingkat kerapatan (equilibrium density gradient centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik.
Oleh karena dengan teknik sentrifugasi tersebut pelet RNA akan berada di dasar tabung dan protein akan mengapung, maka DNA dapat dimurnikan baik dari RNA maupun dari protein. Selain itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluan analisis DNA karena kerapatan apung DNA(ρ)merupakan fungsi linier bagi kandungan GC-nya.
BAB III KESIMPULAN 3.1 Kesimpulan
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N).
Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.
Nukleosida adalah kompleks gula-basa pada basa pirimidin melalui ikatan glikosidik atau glikosilik. Sedangkan Nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat.
Selain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N, pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester.
Sekuens asam nukleat atau pengurutan asam nukleat adalah proses penentuan urutan nukleotida pada suatu fragmen DNA atau RNA. Sebagai contoh, suatu sekuens DNA dapat dituliskan 5’-ATGACCTGAAAC-3’ atau suatu sekuens RNA dituliskan 5’-GGUCUGAAUG-3’. Jadi, spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya, juga harus dilihat dari 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’).
Model tangga berpilin menggambarkan struktur molekul DNA sebagai dua rantai polinukleotida yang saling memilin membentuk spiral dengan arah pilinan ke kanan. Fosfat dan gula pada masing-masing rantai menghadap ke arah luar sumbu pilinan, sedangkan basa N menghadap ke arah dalam sumbu pilinan dengan susunan yang sangat khas sebagai pasangan - pasangan basa antara kedua rantai. Dalam hal ini, basa A pada satu rantai akan
berpasangan dengan basa T pada rantai lainnya, sedangkan basa G berpasangan dengan basa C. Pasangan-pasangan basa ini dihubungkan oleh ikatan hidrogen yang lemah (nonkovalen).
Basa A dan T dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap dua, sedangkan basa G dan C dihubungkan oleh ikatan hidrogen rangkap tiga. Adanya ikatan hidrogen tersebut menjadikan kedua rantai polinukleotida terikat satu sama lain dan saling komplementer.
Asam Nukleat memiliki sifat fisika dan kimia antara lain Stabilitas asam nukleat, Pengaruh Asam, Pengaruh Alkali, Denaturasi kimia, Viskositas dan kerapatan Apung.
3.2 Saran
Saran yang ingin disampaikan untuk makalah ini yaitu agar pembaca dapat menambahkan pengetahuan mengenai Asam Nukleat dari literatur-literatur yang ada. Selain itu, kita juga dapat mengkomposisikan berbagai macam konsep Asam Nukleat yang ada untuk membuat inovasi baru.
LAMPIRAN Soal - Soal Asam Nukleat :
1. Ikatan tulang punggung yang menghubungkan antar nukleotida pada asam nukleat adalah…. (Wardaya College)
a. Ikatan peptida b. Ikatan hidrogen c. Ikatan fosfodiester d. Ikatan glikosida e. Ikatan ionik Jawab: C. Ikatan Fosfodiester
Struktur asam nukleat merupakan bentuk polimer dari nukleotida dimana setiap nukleotida saling berhubungan melalui ikatan fosfodiester yang melibatkan atom karbon nomor 3′ dan 5′ atau bisa disebut ikatan 3′-5′-fosfodiester.
2. Yang tidak termasuk kedalam sifat kimia dan sifat fisika dari asam nukleat yaitu : a. Stabilitas asam nukleat
b. Pengaruh Asam c. Pengaruh Alkali d. Viskositas e. Massa Jenis
Jawab : e. Massa Jenis
Asam Nukleat memiliki sifat fisika dan kimia antara lain Stabilitas asam nukleat, Pengaruh Asam, Pengaruh Alkali, Denaturasi kimia, Viskositas dan kerapatan Apung
3. Basa nitrogen yang tidak terdapat di DNA yaitu : a. Adenin (A)
b. Guanin (G) c. Sitosin (C) d. Timin (T).
e. Urasil (U) Jawab : e. Urasil
4. Salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik yaitu :
a. Asam Nukleat b. Karbohidrat c. Protein d. Asam Amino e. Asam Karboksilat Jawab : a. Asam Nukleat
Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N). Beberapa fungsi penting asam nukleat adalah menyimpan, mentransmisi, dan mentranslasi informasi genetik;
metabolisme antara(intermediary metabolism) dan reaksi-reaksi informasi energi; koenzim pembawa energi; koenzim pemindah asam asetat, zat gula, senyawa amino dan biomolekul lainnya; koenzim reaksi oksidasi reduksi.
5. Jelaskan perbedaan struktur DNA dan RNA!
Jawab : perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatic heterosiklik
(mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA. Kalau pada DNA basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U).
6. Diketahui asam nukleat memiliki dua jenis, apa saja? Jelaskan perbedaannya.
Jawab : Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat ataudeoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.
7. Sebutkan tiga karakteristik komponen nukleotida!
Jawab :basa nitrogen heterosiklik, gula pentosa dan gugus fosfat.
A. Tanya jawab dalam kelompok
Pertanyaan :Bagaimana perbedaan DNA dan DNA?(Ilham Vardian Mahar)
Jawaban : Terdapat dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid(DNA) dan asam ribonukleat atauribonucleic acid(RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O.
Pertanyaan : Apa yang dimaksud ikatan kovalen yang dinamakan ikatan fosfodiester?
(Nadia Zahra Bintoro)
Jawaban : Pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester.
Pertanyaan :Apa yang dimaksud sekuens asam nukleat?(Kelvin Ferrell Tjoe)
Jawaban : Sekuens asam nukleat atau pengurutan asam nukleat adalah proses penentuan urutan nukleotida pada suatu fragmen DNA atau RNA. Sebagai contoh, suatu sekuens DNA dapat dituliskan 5’-ATGACCTGAAAC-3’ atau suatu sekuens RNA dituliskan 5’-GGUCUGAAUG-3’. Jadi, spesifisitas suatu asam nukleat selain ditentukan oleh sekuens basanya, juga harus dilihat dari 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’).
Pertanyaan :Bagaimana proses denaturasi kimia?(Thareqh Akbar Fahji)
Jawaban : Jika larutan DNA dipanaskan, maka energi termal akan memecahkan ikatan hidrogen dan ikatan lani yang menentukan kestabilan heliks ganda, akibatnya kedua untai akan memisah atau mengalami denaturasi (Marks, et al 2000). Tanda panah yang melingkari DNA menunjukkan bahwa DNA berfungsi sebagai template atau cetakan bagi replikasi dirinya. Tanda panah antara DNA dan RNA menunjukkan pembentukkan molekul RNA dari DNA cetakan (tranksripsi) kemudian sintesis protein ditentukan oleh RNA cetakan melalui proses translasi (Willbraham and Matta dalam T. Milanda, 1994).
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen.
Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.
B. Lembar Pernyataan
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini kami yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan telah memahami secara detail, melakukan diskusi dan mengkritisi dari makalah teman yang berjudul “Asam Nukleat”. Atas pernyataan ini, kami bersedia menanggung resiko yang dijatuhkan apabila terdaat ketidaksesuaian dengan pernyataan ini.
Depok, 22 Mei 2023 Depok, 22 Mei 2023
Yang memberi pernyataan Yang memberi pernyataan
Kelvin Ferrel Tjoe Ilham Vardian Mahar
(2206057541) (2206057535)
Depok, 22 Mei 2023 Depok, 22 Mei 2023
Yang memberi pernyataan Yang memberi pernyataan
Thareqh Akbar Fahji Nadia Zahra Bintoro
(2206057604) (2206057610)
DAFTAR PUSTAKA
Pharmacy. (n.d.). Makalah Asam Nukleat (Nucleic Acid) Biokimia Lengkap Docx. [online]
Available at: http://www.pharmacy.my.id/2017/11/biokimia-asam-nukleat.html [Accessed 22 May 2023].
Samara, R. (n.d.). ASAM NUKLEAT (NUCLEIC ACID. www.academia.edu. [online]
Available at: https://www.academia.edu/33358535/ASAM_NUKLEAT_NUCLEIC_ACID [Accessed 22 May 2023].
Agung, S., Kusuma, F., Si, M. and Farmasi, F. (2010). MAKALAH PCR Oleh. [online]
Available at: https://pustaka.unpad.ac.id/wp-content/uploads/2011/09/pustaka_unpad_pcr.pdf [Accessed 22 May 2023].
Jilid (n.d.). Modul Asam Nukleat dan Nukleotida Asam Nukleat dan Nukleotida 1.
Pendahuluan. [online] Available at:
https://diploma.chemistry.uii.ac.id/wp-content/uploads/2018/01/3.-Asam-Nukleat-dan-Nukle otida.pdf.
www.slideshare.net. (n.d.). Makalah asam nukleat. [online] Available at:
https://www.slideshare.net/WarnetRaha/makalah-asam-nukleat-43283669 [Accessed 23 May 2023].
Wiryana, A. (n.d.). Makalah Asam Nukleat. www.academia.edu. [online] Available at:
https://www.academia.edu/5392501/Makalah_Asam_Nukleat [Accessed 23 May 2023].
Usu.ac.id. (2023). Available at:
http://ocw.usu.ac.id/course/download/1110000100-basic-biology-of-cell-1/bbc115_slide_asa m_nukleat_atau_nucleic_acid.pdf [Accessed 23 May 2023].
Wardaya College. (n.d.). Modul, Rumus, & Soal Senyawa Nitrogen Lainnya (Asam Nukleat
dan Enzim). [online] Available at:
https://www.wardayacollege.com/belajar-kimia/kimia-organik/senyawa-nitrogen-organik/sen yawa-nitrogen-lainnya/ [Accessed 23 May 2023].
