ASAM NUKLEAT

Pandangan umum menyatakan bahwa inti sel memegang peranan penting yaitu mengatur semua aktivitas sel. Pandangan ini mulai memudar setelah ditemukan virus yang tidak mempunyai inti tetapi dapat hidup. Di dalam inti tersebut terdapat asam nukleat/asam inti yang mengontrol semua aktifitas kehidupan dalam sel. Asam nukleat terdiri atas dua macam yaitu Asam Deoksiribonukleat (DNA) dan Asam Ribonukleat (RNA). Pada sel eukariotik DNA yang terdapat dalam inti sel disebut kromosom, yang terdapat dalam mitokondria disebut DNA mitokondria dan kloroplas disebut DNA kloroplas. Pada sel prokariotik DNA nya disitoplasma dinamakan DNA sitoplasma, dan di dalam plasmid dinamakan DNA plasmid.

Nama asam nukleat ini didasarkan pada molekul gula yang menyusunnya. Asam ribonukleat mengandung gula ribose, sedang asam deoksiribonukleat mengandung gula deoksiribosa. Kedua jenis asam nukleat ini mengandung gugus fosfat dan basa nitrogen.

Basa nitrogen dibedakan atas dua jenis, yaitu berinti pirimidin yang kerangka dasarnya berbentuk cincin tunggal dan yang berinti purin dengan kerangka dasarnya berbentuk cincin rangkap. Contoh basa yang berinti pirimidin adalah sitosin (C), timin (T), dan urasil (U), sedang yang berinti purin adalah adenin (A) dan guanin (G).

Perbedaan antara DNA dan RNA sebagai berikut :

1. DNA (Asam Deoksiribonukleat)

    A. Struktur DNA

         DNA adalah pembawa materi genetic, yang bertanggung jawab mengontrol sifat-sifat keturunan dan sintesis protein. Molekul DNA merupakan suatu rantai yang amat panjang dan substansi dasarnya terdiri dari nukleotida. Komponen nukleotida DNA adalah satu gula sederhana (deoksiribosa yaitu ribose yang kehilangan satu atom oksigen), satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen yang terikat pada setiap molekul gula. Basa nitrogen adalah struktur cincin organik yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen. Di dalam DNA terdapat 4 macam basa nitrogen yaitu golongan pirimidin terdiri dari dua macam yaitu Sitosin (C) dan Timin (T), dan golongan purin yaitu Adenin (A) dan Guanin (G).

Di dalam asam nukleat, nukleotida tidak sebagai molekul yang berdiri sendiri-sendiri. Dalam DNA, nukleotida-nukleotida bergabung melalui proses kondensasi membentuk dua rantai panjang yang menghasilkan satu molekul besar. Setiap rantai nukleotida mengandung nukleotida tunggal yang berhubungan satu sama lain. Dua rantai nukleotida dihubungkan oleh ikatan hydrogen yang terdapat antar basa, dan menghasilkan struktur mirip tangga terpilin (helix), karena DNA tersusun dari dua rantai maka disebut double helix.

Konfigurasi molekul DNA menurut Watson dan Crick dapat digambarkan sebagai tangga tali yang terpilin yang disebut double helix yang secara garis besar dapat digambarkan sebagai barikut :

         1. Molekul DNA tersusun dari benang rangkap.

         2. Masing-masing benang tersusun dari untaian nukleotida.

         3. Satu nukleotida tersusun dari satu molekul fosfat, satu molekul gula deksiibosa dan satu molekul basa nitrogen (pirimidin dan purin).

         4. Nukleotida-nukleotida di dalam satu benang dirangkai satu sama lainnya oleh molekul fosfat.

         5. Kedua benang dalam molekul DNA terikat satu sama lain oleh ikatan hydrogen yaitu satu ikatan lemah antara inti purin dan inti pirimidin.

Secara kondensional, kelima atom karbon dalam ribosa dan deoksiribosa diberi nomor 1’ – 5’. Dalam molekul DNA, nukleotid disusun secara khusus, yaitu atom karbon 3’ dari satu nukleotid dihubungkan dengan karbon 5’ dari nukleotida berikutnya oleh atom fosfat. Jadi nukleotida satu sama lain dirangkai oleh fosfat antar gula C₃ – C₅ atau 3’ – 5’.

Kaidah Chargaff, pada semua spesies, rasio Adenin terhadap Timin dan Guanin terhadap sitosin =  1,0 yang berarti jumlah Adenin (A) = Timin (T), dan Guanin (G) = Sitosin (C), serta Adenin selalu berpasangan dengan Sitosin. Pasangan tersebut tidak perbah keliru karena jarak antara kedua pasangan basa nitrogen ini tidak memungkinkan adanya ikatan hydrogen.

Keragaman sifat DNA sangat besar, sehingga sifat DNa tidak bisa diramalkan. Keragaman sifat ini dipengaruhi oleh panjangnya atau jumlah nukleotidnya, oleh perimbangan jumlah pasangan A – T dan G – C, dan juga oleh urutan A, T, G, dan C di dalam satu molekul DNa. Dua sifat yang penting pada DNA adalah : 

         a. DNA dapat melakukan replikasi.

         b. DNA mengatur semua aktifitas sel.

    B. Replikasi DNA

         Replikasi DNA adalah mekanisme menyalin secara tepat semua informasi genetik dari satu sel ke sel yang lain. Replikasi ini terjadi selama pembelahan sel atau mitosis, dan saat produksi gamet atau meiosis. Oleh karena itu, replikasi DNA dapat diartikan membuat kopi (duplikat) dari DNA.

         Replikasi DNA dimulai saat enzim memotong ikatan hydrogen antar basa nitrogen yang menghubungkan 2 rantai, kemudian molekul DNA membuka. Pada saat DNA membuka, nukleotida bebas yang berada di sekitar inti menuju ke rantai tunggal sesuai dengan pasangan basanya. Enzim lain mengikat nukleotida-nukleotida baru tersebut menjadi satu rantai.

         Proses tersebut berlanjut sampai semua molekul telah terbuka dan bereplikasi. Hasilnya setiap rantai baru yang terbentuk merupakan komplemen dari rantai induknya. Dengan demikian hasilnya adalah terbentuknya 2 molekul DNA, dan setiap molekul DNA identik dengan molekul aslinya.

         Pada saat semua DNA di dalam kromosom sel telah dikopi dengan cara replikasi, ada 2 kopi informasi genetic organisme. Dalam hal ini, materi genetic dapat diwariskan ke sel baru melalui mitosis atau diwariskan kepada generasi berikutnya melalui meiosis pada saat reproduksi seksual.

2. RNA (Asam Ribonukleat)

               Selain DNa, pada umunya sel-sel organism prokariotik dan eukariotik mengandung asam nukleat lain yang penting yaitu RNA. RNA merupakan polimer nukleotida. Masing-masing nukleotida tersusun atas satu gula ribose, satu gugus fosfat dan satu basa nitrogen.

     Perbedaan antara RNA dengan DNA yaitu :

     a. RNA umunya tersusun dari pita nukleotida tunggal sedangkan DNA merupakan pita  nukleotida ganda.

     b. RNA juga mengandung tipe molekul gulayang berbeda yaitu ribose sebagai pengganti molekul gula deoksiribosa pada DNA.

c. Seperti pada DNA, RNA juga mengandung 4 basa nitrogen, tetapi basa Timin (T) diganti dengan basa Urasil (U).

d. Molekul DNA berbentuk rantai rangkap (double helix), sedangkan RNa berbentuk rantai tunggal. Ukuran molekul DNA lebih besar daripada RNA.

     e. Fungsi DNA berkaitan dengan penurunan sifat dan sintesis protein, sedangkan RNA berkaitan dengan sintesis protein.

f.  Kadar DNA tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein sedangkan RNA dipengaruhi oleh aktifitas sintesis protein.

     g.  DNA terdapat Pada inti sel, sedangkan RNA terdapat pada inti sel dan sitoplasma.

               Didalam sel terdapat 3 macam RNA sesuai dengan tempat dan fungsinya yaitu RNA duta (RNA massanger), RNAr (RNA ribosom), dan RNAt (RNA transfer) atau RNAp (RNA pembawa) bentuk rantai tunggal, terdapat dalam nucleus dan sitoplasma, dibentuk pada saat DNA mengalami transkripsi (urutan nukleotid pada satu segmen DNA dituliskan pada segmen yang komplemen yaitu RNA).

               Pembentukan RNAm oleh DNA hanya pada saat diperlukan, jadi tidak dicetak terus menerus. Sedangkan macam RNAm yang dicetak/dibentuk tergantung pada macam protein yang akan disintesis di sitoplasma.

               Dua jenis RNA yang lain (RNAr dan RNAt) berada di sitoplasma dan juga ditranskripsi dari DNA. ARNt berbentuk daun semanggi, mengikat satu jenis asam amino khusus, memiliki satu triplet basa yang disebut antikodon yang komplemen dengan kodon tertentu dalam RNAm. RNA yang ketiga yaitu RNAr (RNA Ribosomal) yaitu RNA yang terdapat di ribosom. Ketiga jenis RNA tersebut berperan penting pada proses sintesis protein.