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 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 G--C

Struktur DNA Ujung 5’ Ujung 3’ Untai 2 Untai 1 Ujung 5’ Ujung 3’

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 molekul-molekul 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 atgatgagtg gcacaggaaa cgtttcctcg atgctccaca gctatagcgc caacatacag 61 cacaacgatg gctctccgga cttggattta ctagaatcag aattactgga tattgctctg 121 ctcaactctg ggtcctctct gcaagaccct ggtttattga gtctgaacca agagaaaatg 181 ataacagcag gtactactac accaggtaag gaagatgaag gggagctcag ggatgacatc 241 gcatctttgc aaggattgct tgatcgacac gttcaatttg gcagaaagct acctctgagg 301 acgccatacg cgaatccact ggattttatc aacattaacc cgcagtccct tccattgtct 361 ctagaaatta ttgggttgcc gaaggtttct agggtggaaa ctcagatgaa gctgagtttt 421 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 masing-masing untai mengandung sekuen nukleotida yang persis berkomplemen dengan sekuen untai pasangannya. Masing-masing 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 di-polimerisasi 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 Secondary structure C D G E F B A A) single stranded regions formed by unpaired nucleotides Secondary structure B B) duplex double helical RNA (A-form with 11 bp per turn) C) hairpin C duplex bridged by a loop of unpaired nucleotides D D) internal loop nucleotides not forming Watson-Crick base pairs DNA/RNA overview E E) bulge loop G G) pseudoknot unpaired nucleotides in one strand, other strand has contiguous base pairing F F) junction DNA   RNA    Mutations Amino acids, protein structure three or more duplexes separated by single stranded regions tertiary interaction between bases of hairpin loop and outside bases

Struktur RNA Primary structure Secondary structure Tertiary structure DNA/RNA overview G E F B A