STRUKTUR ADN BAMBANG IRAWAN

KOMPETENSI Dapat menjelaskan dan mengambarkan bentuk ikatan antara komponen fosfat, gula, dan basa N dalam nukleotida Dapat menjelaskan dan menggambarkan ikatan antar nukleotida Dapat menjelaskan sifat basa purin dan pirimidin yang memiliki kecenderungan berpasangan Dapat menjelaskan struktur double helix Dapat menjelaskan sifat-sifat double helix ADN

STRUKTUR NUKLEOTIDA Satuan dasar molekul ADN disebut nukleotida, jadi nukleotida adalah suatu monomer. Nukleotida ditemukan dalam sel, baik sebagai komponen asam nukleat yaitu dalam ADN dan ARN, maupun sebagai molekul bebas. Nukleotida juga penting sebagai pembawa energi yang digunakan untuk memberi daya pada berbagai reaksi enzimatik. Nukleotida terdiri dari gugus gula, basa nitrogen, dan fosfat.

STRUKTUR NUKLEOTIDA PADA ADN Perhatikan letak komponen fosfat dan basa pada cincin gula pentosa. Hanya tinggal C-3’ dan C-2’ yang belum ditempeli komponen lain.

NUKLEOSIDA DAN NUKLEOTIDA Dengan terikatnya komponen basa pada gula terbentuklah struktur nukleosida. Selanjutnya pada nukleosida akan ada tambahan komponen gugus fosfat supaya terbentuk nukleotida. Bila hanya ada satu gugus fosfat maka akan disebut nukleosida monofosfat, bila ada dua gugus fosfat tersusun berseri maka akan disebut nukleosida difosfat dan seterusnya, sehingga ada pula nukleosida trifosfat.

GUGUS FOSFAT MELEKAT PADA C5’ Setiap menggabungan satu gugus fosfat pada gula akan menghasilkan satu molekul air.

YANG MELEKAT ADALAH GUGUS ALFA Gugus fosfat yang melekat secara langsung pada C-5’ disebut gugus α. Gugus α dapat mengikat satu gugus fosfat lagi pada atom oksigen lain, gugus fosfat kedua ini dinamakan gugus β. Gugus β dapat mengikat satu gugus fosfat lagi pada atom oksigen lain, gugus fosfat kedua ini dinamakan gugus γ.

PENAMAAN NUKLEOTIDA Nama nukleotida yang dibentuk ditentukan oleh jenis basa dan jumlah atom P yang terikat. Bila basanya adenine dan ada tiga fosfat maka disebut adenosin trifosfat (ATP), bila hanya dua adenosin difosfat (ADP), dan bila hanya satu adenosin monofosfat (AMP). Bila basanya guanin maka disebut guanosin, timin menjadi timidin, dan sitosin menjadi sitidin. Semua nama menggunakan kata pertama deoksi misal deoksiadenosintrifosfat disingkat dATP, tetapi lebih sering disebut secara ringkas menjadi adenosine trifosfat atau ATP.

ATOM KARBON YANG MASIH BEBAS C1’ TELAH MENGIKAT BASA N C5’ TELAH MENGIKAT GUGUS FOSFAT TINGGAL C-2’ DAN C-3’ YANG MASIH BEBAS C-2’ AKAN TETAP DEMIKIAN C-3’ AKAN DIGUNAKAN UNTUK MENGIKAT NUKLEOTIDA LAIN.

IKATAN ANTAR NUKLEOTIDA ADN adalah suatu polimer, karena itu tersusun dari rantai monomer yang saling berikatan. Monomer ADN adalah nukleotida, dan polimernya disebut polinukleotida. Ikatan antar dua nukleotida melibatkan satu gugus fosfat dan dua gula.

FOSFAT DAN OKSIGEN Fosfat bervalensi lima, dua digunakan untuk berikatan atau bergandengan dengan satu atom oksigen, sedang tiga lainnya masing-masing dengan satu oksigen. Oksigen bervalensi dua, oleh karena itu ketiga oksigen ini masih dapat berikatan dengan unsur lain. Satu oksigen telah digunakan untuk menggandengkan fosfat dengan C-5’, sehingga tinggal dua yang masih dapat bergandengan.

Gugus monofosfat dan gula

ATOM C3’ GULA DAN IKATAN FOSFODIESTER Atom C-3’ gula memiliki gugus hidroksil, gugus ini akan dilepas dan diganti dengan salah satu dari atom O pada gugus fosfat, yang telah berikatan dengan nukleosida lain. Dengan demikian C-3’ bergandengan dengan C-5’ melalui gugus fosfat. Karena gugus fosfat ini dihubungkan dengan dua alkohol (gugus hidroksil pada kedua gula) dengan ikatan ester, maka ikatan yang menggabungkan dua nukleotida disebut ikatan C-3’ – C-5’ fosfodiester atau 3’ – 5’ fosfodiester. Dering diucapkan ikatan fosfodiester saja.

STRUKTUR DINUKLEOTIDA Ikatan antar dua nukleotida membentuk ikatan C-3’ – C-5’ (3’ – 5’) fosfodiester (a). Rantai nukleotida ini membentuk formasi arah 3’ – 5’ atau 5’ – 3’. Gambar a disederhanakan seperti b, bahkan dalam naskah lebih sering dituliskan seperti c.

SIFAT POLINUKLEOTIDA Ada dua hal yang perlu diperhatikan yaitu: Nukleotida dan rantai polinukleotida selalu memiliki dua ujung yang berbeda yaitu ujung 5’ (C5’) yang berikatan dengan fosfat, dan ujung 3’ (C-3’) bebas. Gugus fosfat memiliki atom O yang bermuatan negatif karena belum semua lengannya digunakan. Berdasar sifat pertama ini dapat dikatakan ADN atau polinukleotida memiliki arah yaitu 3’ → 5’ atau 5’→ 3’.

IKATAN KOMPLEMENTER Basa pada ADN adalah sitosin (C),timin (T), guanine (G) dan adenine (A). Salah satu kexamaannya adalah selalu ingin berpasangan dengan basa N lain yang cocok dan tidak segolongan. Ikatan pasangan yang stabil adalah A dengan T, dan G dengan C. Pasangan A dengan T dibentuk dengan dua ikatan H (A=T), sedang G dengan C tiga ikatan (G≡C)

Model ikatan pasangan basa A=T dan G≡C. Pasangan khas A=T dan G≡C adalah dasar dari konsep pasangan komplementer, pasangan yang cocok. Konsep komplementer ini sangat penting dalam replikasi ADN dan ekspresi gen.

SIFAT BASA N MENYEBABKAN TERBENTUKNYA PITA GANDA ADN Sifat berpasangannya tidak berubah. ADN selalu hadir dalam pita ganda yang saling berpasangan. Setiap basa akan berpasangan dengan basa lain jenis Kedua pita penyusun ADN memiliki urutan terbalik. Arah pitanya juga berlawanan yaitu arah 3’ → 5’ dan 5’ → 3’ oleh karena itu pita ganda ADN dikatakan tersusun antiparalel.

MODEL PASANGAN PITA ADN

MODEL PITA GANDA DN MENURUT WATSON DAN CRICK

TUJUH SIFAT HELIX Dua rantai polinukleotida saling melilit mengitari sumbu (ini garis imajiner) Dua rantai tersebut tersusun antiparalel, jadi ujung 5’ dari salah satu rantai berpasangan dengan ujung 3’ dari rantai pasangannya. Basa-basa dari kedua rantai tersusun rata, dan tegak lurus terhadap sumbu; mendatar; basa-basa tersebut tersusun bertumpuk satu di atas yang lain, dan jaraknya 3,4 Å (0,34 nm) dan terletak di sebelah dalam heliks. Basa nitrogen dari rantai yang berhadapan membentuk pasangan sebagai akibat adanya ikatan hidrogen; pada ADN hanya ada pasangan A=T dan G≡C. Satu putaran lengkap heliks panjangnya 34 Å (3,4 nm); dengan demikian dapat disimpulkan bahwa dalam satu putaran terdapat 10 pasangan basa. Pada setiap segmen molekul terdapat cekungan mayor dan cekungan minor, kedua cekungan ini tersusun bergantian. Diameter double helix ini memiliki berukuran 20 Å (2,0 nm)

SIFAT HELIKS YANG PENTING Dari semua sifat yang dikemukakan Watson dan Crick ADA 3 YANG PENTING: Pasangan basa adalah yang terpenting dalam genetika molekuler. Pasangan rantai yang bersifat antiparalel. Putraran heliks yang bersifat right handed lebih stabil dibanding left handed.

BENTUK ALTERNATIF ADN Watson dan Crick mengenali dua bentuk yang disebut ADN A, dan ADN B. Bentuk B adalah bentuk yang juga dianalisis oleh Rosalind. Bentuk A lebih kompak dibanding bentuk B. Ada tiga bentuk ADN lain yang juga bersifat right handed yaitu bentuk C, D, dan E. Bentuk C ditemukan di bawah kondisi dehidrasi yang lebih berat dibanding kondisi bentuk A dan B. Bentuk D dan E tidak memiliki guanin pada pasangan basanya; jumlah pasangan basa per putaran 8 pada D, dan 7 pada E. Masih ada bentuk lain dari ADN, yaitu bentuk Z.

MODEL-MODEL PITA GANDA