BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Berawal tahun 1868 Friedrich
Miescher (1844-1895) adalah orang yang mengawali pengetahuan mengenai kimia
dan inti sel. Pada tahun 1868, dilaboratorium Hoppe-Syler di Tubingen,
beliau memilih sel yang terdapat pada nanah bekas pembalut luka, kemudian
sel-sel tersebut dilarutkan dalam asam encer dan dengan cara ini diperoleh inti
sel yang masih terikat pada sejumlah protein. Dengan menambahkan enzim pemecah
protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara ekstraksi terhadap
inti sel diperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam
asam. kemudian zat ini dinamakan ”nuclein” sekarang dikenal dengan nama
nucleoprotein. Selanjutnya dibuktikan bahwa asam nukleat merupakan salah satu
senyawa pembentuk sel dan jaringan normal.
Ada dua jenis asam nukleat
yaitu DNA ( deoxyribonucleic acid )
atau asam deoksiribonukleat dan RNA ( ribonucleic
acid ) atau asam ribonukleat. DNA oleh seorang dokter muda Friedrich Miescher yang mempercayai
bahwa rahasia kehidupan dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada
sel-sel. Sel yang dipilih oleh Friedrich
adalah sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajarinya dan ia mendapatkan
sel-sel tersebut dari bekas pembalut luka yang diperolehnya dari dari ruang
bedah. Asam nukleat terdapat dalam semua
sel dan memiliki peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein. Baik
DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikatpada protein yang mempunyai
sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan
antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein. Molekul asam
nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer
bukan asam amino, melainkan nukleotida.
Asam nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit
mononukleotida, jika unit-unit pembangunnya deoksinukleotida maka asam nukleat
itu disebut deoksiribonukleat (DNA) dan jika terdiri dari unit-unit
mononukleotida disebut asam ribonukleat (RNA).
DNA, zat pewarisan sifat, merupakan molekul yang paling dielu-elukan di
zaman kita. Dari aspek kimiawi, susunan genetik manusia adalah DNA yang
terkandung dalam 46 kromosom yang diwarisi dari orangtua dan dalam mitokondria
yang diwariskan melalui ibu.
DNA terutama ditemui dalam
inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat memproduksi atau
mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk memproduksi
organisme itu dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengerahkan
sintesis molekul RNA, satu tipe RNA, yaitu messenger RNA (mRNA), meninggalkan
inti sel dan mengarahkan tiosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme
itu sesuai dengan kode DNA-nya.
Meskipun banyak memiliki persamaan dengan DNA, RNA
memiliki perbedaan dengan DNA, antara lain yaitu.
1.
Bagian
pentosa RNA adalah ribosa, sedangkan bagian pentosa DNA adalah deoksiribosa.
2.
Bentuk
molekul DNA adalah heliks ganda, bentuk molekul RNA berupa rantai tunggal yang
terlipat, sehingga menyerupai rantai ganda.
3.
RNA
mengandung basa adenin, guanin dan sitosin seperti DNA tetapi tidak mengandung
timin, sebagai gantinya RNA mengandung urasil.
4.
Jumlah
guanin dalam molekul RNA tidak perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah
adenin, tidak perlu sama dengan urasil.
Selain itu perbedaan RNA dengan DNA yang lain adalah
dalam hal :
1.
Ukuran
dan bentuk
2.
Susunan
kimia
3.
Lokasi
4.
Fungsi
Namun, pada makalah ini akan dibahas lebih lanjut
mengenai perbedaan struktur DNA dan RNA
yakni dilihat dari ukuran, bentuk dan susunan kimianya.
1.2 Tujuan makalah
1)
Mengetahui
lebih jelas mengenai asam nukleat dan macamnya
2)
Mengetahui
struktur DNA
3)
Mengetahui
struktur RNA
4)
Mengetahui
perbedaan struktur DNA dan RNA
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1 Sejarah Penemuan DNA
Sejarah Penemuan DNA
Sejarah identiikasi DNA
dimulai setelah Wyman dan White meneliti fenomena polimorfisme DNA melalui
pemotongan DNA menggunakan enzim restriksi, yang kemudian disebut Restriction
Fragment Length Polymorphisms (RFLPs). Lima tahun kemudian, Alex Jeffreys
mengemukakan hasil penelitiannya tentang minisatelit pada rangkaian DNA
manusia. Jeffreys dan rekan-rekannya sedang menganalisis gen mioglobin ketika
meilhat fenomena suatu daerah sepanjang 33 bp yang terdiri atas urutan DNA
berulang (tandem repeat). Daerah ini kemudian disebut minisatelit. Penelitian
lebih lanjut ternyata menunjukkan adanya variasi jumlah pengulangan pada
minisatelit lain dan unik untuk setiap individu. Selanjutnya, banyak penemuan
lain yang menjadi pmilestone identifikasi DNA seperti Variable Number of Tandem
Repeats (VNTR), teknologi Polymerase Chain Reaction (PCR), dll
Dalam
bidang forensik, DNA fingerprinting pertama kali diaplikasikan pada tahun 1987
untuk menganalisis sampel cairan semen dari dua buah kasus pembunuhan. Kasus
pertama terjadi tahun 1983 dan kasus kedua terjadi tahun 1986. Masing-masing
korban dari kasus tersebut adalah seorang gadis yang ditemukan terbunuh setelah
sebelumnya diperkosa. Kasus ini kemudian menjadi spektakular karena pemeriksaan
DNA yang dilakukan mengeksklusi tersangka, Richard Buckladn, dan membawa nama
baru ke dalam kasus, Colin Pitchfork, yang selanjutnya menjadi terdakwa. Sejak
saat itu, pemanfaatan DNA pada bidang forensik menjadi sangat banyak,
mengalahkan berbagai metode serologis identifiasi materi biologis sebelumnya,
seperti pemeriksaan serologis.
2.2.
Struktur DNA
Gen tersusun atas asam
nukleat yang disebut asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, DNA).
Molekul tersebut berperan sebagai pembawa informasi genetik pada semua
organisme selain beberapa jenis virus.
Asam ini adalah polimer yang
terdiri dari molekul-molekul deoksiribonukleotida yang terikat satu sama lain,
sehingga bentuk rantai polinukleotida yang panjang. Molekul DNA yang panjang
ini terbentuk oleh ikatan antara atom C nomor 3 dengan atom C no 5 pada molekul
deoksiribosa dengan perantaraan gugus fosfat.
DNA adalah suatu polimer.
Rekombinasi DNA merupakan suatu proses alamiah dengan mana unsur-unsur material
genetic ( pecahan-pecahan polimer DNA) dipersatukan kedalam suatu moekul DNA
yang lain. DNA produk di rujuk sebagi DNA rekombinan.
Secara kimia DNA mengandung karakteristik/sifat
sebagai berikut:
1. Memiliki gugus gula deoksiribosa.
2. Basa nitrogennya guanin (G), sitosin (C), timin (T)
dan adenin (A).
3. Memiliki rantai heliks ganda anti paralel
4. Kandungan basa nitrogen antara kedua rantai sama
banyak dan berpasangan spesifik satu dengan lain. Guanin selalu berpasangan
dengan sitosin (G±C), dan adenidan adenin
berpasangan dengan timin (A - T), sehingga jumlah guanin selalu sama
dengan jumlah sitosin. Demikian pula adenin dan timin.
Semua rantai asam nukleat
berpasangan secara antiparalel seperti itu, tak perduli apakah pasangannya
terjadi antarrantai DNA, antara rantai DNA dengan rantai RNA, ataupun
antarrantai RNA. Terdapat 4 macam basa organik yang membentuk perpasangan
tersebut : adenin, sitosin, guanin, dan timin (dilambangkan secara berturut-turut
dengan A,C,G, dan T).
Dalam DNA, basa-basanya itu
terikat pada deoksiribosa di posisi 1 dari pirimidina atau sisi-9 dari purina.
Hidrolisis lengkap dari DNA memecahkan menjadi pecahan-pecahan terkecil:
gula, basa dan ion fosfat. Hidrolisis parsial menghasilkan nukleosida (gula
terikat pada basa) dan nukleotida (gula terikat pada basa dan fosfat).
Salah satu dari
Struktur keempat nukleosida yang
diisolasi setelah hidrolisis ikatan-ikatan ester fosfat dari DNA ditunjukkan
pada gambar dibawah ini. Keempat nukleosida yang dapat di isolasi dari
hidrolisis parsial mempunyai struktur-struktur serupa, tetapi dengan suatu
gugus fosfat terikat pada gula.
Model DNA menurut WAtson-Crick adalah spiral rangkap yang terdiri dari
dua molekul DN yang panjang dan antipararel, yang terikat satu sama lain oleh
ikatan hidrogen "Antipararel" berarti bahwa kedua molekul DNa itu
pararel tetapi berlawanan arah; masing-masing ujung sprila dengan demikian
terdiri dari ujung 3' (dari satu molekul) dan ujung 5' (dari molekul yang
lain).
Basa-basa dari dalam DNA
muncul dalam pasangan, sitosina dan guanina sama banyak, demikian pula adenina
dan timina. ikatan hidrogen antara dua untaian DNA tidakah bersifat acak,
melainkan spesifik antara pasangan-pasangan basa; gunina berikatan hidrogen
dengan sitosina, dan adenina dengan timina. digunakan huruf pertama untuk
menyatakan basa-basa ini (misalnya A untuk adenina) ikatan hidrogen dinyatakan
dengan garis putus-putus.
Mengapa ikatan hidrogen ini
spesifik? timina dan adenina dapat dipersatukan dengan dua ikatan hidrogen
(kekuatan kira-kira 10 kkal/mol). sitosina dan guanina dapat digabungkan oleh
tiga ikatan hidrogen (kekuatan kira-kira 17 kkal/mol). tidak ada pembentukan
pasangan lainnya antara keempat basa ini yang menghasilkan ikatan hidrogen
sekuat itu.
Sekarang bayangkan
sprial-rangkap DNA yang dipersatukan oleh sederatan pasangan khusus yang
terikat oleh hidrogen. kapan saja muncul A pada suatu untaian, maka suatu T
harus munul dihadapannya pada untaian
lainnya. kedua untaian itu komplementer penuh dalam hal ini. pembentukan
pasangan basa-basa itu, menjelaskan mengapa adenina dan timina harus sama
banyak, demikian pula sitosina dan guanina dalam DNA itu.
Rentetan basa itulah yang
menentukan kode genetik; oleh karena itu, tidak mengherankan bahwa spesi yang
berlainan mengandung jumlah keempat basa yang berlainan pula. diperkirakan
bahwa suatu gen tunggal mengandung 1500 pasang basa ( jumlah ini berubah-ubah
menurut gennya). dengan den sebesar ini dapat diperoleh 41500 kombinasi
berlainan yang mungkin.
Keempatnya diklasifikasikan
kedalam dua kelompok, yaitu purin dan pirimidin. Purin hanya berpasangan dengan
pirimidin, dan demikian pula sebaliknya, sehingga menghasilkan heliks ganda
yang simetris. Sebuah ikatan hidrogen terbentuk di antara atom hidrogen donor
bermuatan positif yang terikat secara kovalen (misalnya, sebuah gugus imino,
NH) dengan sebuah atom penerima (akseptor) bermuatan negatif yang juga terikat
secara kovalen (misalnya, gugus keto, CO) melalui penggunaan bersama sebuah
atom hidrogen. Adenin berpasangan dengan timin melalui dua ikatan hidrogen;
guanin dan sitosin berpasangan melalui tiga ikatan hidrogen. Sebuah kompleks
basa-gula di sebut sebagai sebuah nukleosida; sebuah nukleosida ditambah fosfat
disebut nukleotida.
1. Struktur
Primer DNA
Pada asam deoksiribonukleat
(DNA), penyusun utamanya adalah unit 2-deoksiri-D-ribosa dan fosfat yang
tersusun secara berselang-seling. Hidroksil 3’ dari satu unit ribosa ditautkan
dengan hidroksil 5’ dari unit ribosa berikutnya oleh ikatan fosfodiester. Basa
heterosiklik dihubungkan dengan karbon anomerik dari setiap unit deoksiribosa
oleh ikatan β-N-glikosidik.
Pada DNA, tidak ada gugus
hidroksil tersisa pada unit deoksiribosa manapun. Namun demikian, setiap fosfat
masih memiliki satu proton asam yang biasanya terionisasi pada tingkat keasaman
7, menghasilkan oksigen bermuatan negatif. Jika proton ini ada, zat ini akan
bersifat asam; dengan demikian di namai asam nukleat. Penjelasan lengkap
mengenai molekul DNA tertentu, yang mengandung ribuan bahkan jutaan unit
nukleotida, harus mencantumkan urutan tepat dari basa heterosiklik (A, C, G,
dan T) di sepanjang rantai.
2. Struktur
sekunder DNA; Heliks rangkap
Sejak tahun 1938 sudah
diketahui bahwa molekul DNA memiliki bentuk yang diskret, sebab kajian sinar-x
pada benang DNA menunjukkan pola penumpukan yang beraturan dengan keberlakaan
tertentu. Pengamatan penting oleh E. Chargaff (columbia university) pada tahaun
1950 memberi petunjuk penting mengenai struktur. Chargaff menganalisis kadar
basa DNA dari berbagai organisme yang berbeda dan menemukan bahwa banyaknya A
dan T selalu ekuivalen dan banyaknya G dan C juga selalu ekuivalen. Contohnya,
DNA manusia mengandung sekitar 30% A maupun T dan 20% G maupun C. Sumber DNA
lain memberikan persentase berbeda, tetapi nisbah A terhadap T dan nisbah G
terhadap C selalu satu.
Konformasi keseluruhan yang
di ambil oleh molekul DNA bergantung antara lain dengan urutan basa yang
sesungguhnya. Contohnya, DNA sintetik yang dibuat dengan unit purina-pirimida
berselang-seling memiliki konformasi yang berbeda dengan DNA yang dibuat dari
blok basa purina diikuti oleh blok basa pirimidina. Demikian juga, pasangan
basa A-T dan G-C dengan ikatan H yang berbeda dari yang diajukan semula oleh watson
dan crick telah ditemukan.
Keragaman dalam perincian
struktur DNA menghasilkan molekul DNA dengan bengkokan, gelang jepit-rambut
(hairpin loop), superkoil, gelang untaian-tunggal, dan bahkan menyalib (gelang
berikatan H dalam untaian yang keluar dari heliks rangkap). Perubahan strukur
ini menambah kelenturan bagaimana molekul DNA mampu mengenali dan berinteraksi
dengan komponen sel lainnya untuk melaksanakan fungsinya.
3. Replikasi
DNA
Proses replikasi DNA dalam
suatu sel yang khas dimulai dengan terurainya (unwinding;Jawa; udar)
untaian-rangkap yang dikatalis oleh ensim. sementara untaian rangkap itu terurai, nukleotida baru (dalam
hal ini trifosfat) terpasangberjajar sepanjang tiap untaian. nukleotida-nukleotida
itu digabungkan, satu persatu, dengan suatu cara yang paling melengkapi secara
tepat. timina bersebrangan dengan adenina dan sitosina bersebrangan dengan
guanina.
polimerisasi nukleotida-nukleotida ini (dan serempakk
terbentuknya gugus difosfat). dikatalis oleh enzim DNa polimerase menghasilkan
sepasang untaian baru. tiap untaian baru merupakan komplemen (pelengkap) salah
satu untaian lama. hasilnya ialah sepasang spiral DNA yang identik, padahal
semula hanya ada satu spiral.
2.3.
Struktur RNA
Asam ribonukleat
(ribonucleic acid) disingkat menjadi RNA adalah satu dari tiga makromolekul
utama (bersama dengan DNA dan protein) yang berperan penting dalam segala
bentuk kehidupan. Asam ribonukleat berperan sebagai pembawa bahan genetik dan
memainkan peran utama dalam ekspresi genetik. Dalam dogma pokok (central dogma)
genetika molekular, RNA menjadi perantara antara informasi yang dibawa DNA dan
ekspresi fenotipik yang diwujudkan dalam bentuk protein.
RNA terdiri atas rantai
poliribonukleotida yang basa-basanya biasanya adalah adenine, guanine, urasil
dan sitosin. RNA ditemukan dalam nucleus maupun sitoplasma sel. Variasi bentuk
RNA lebih banyak dari DNA. RNA memiliki berat molekul antara 25.000 samapai
beberapa juta. Sebagian besar RNA berisi rantai polinukleutida tunggal, tetapi
rantai ini bisa terlipat sedemikian rupa membentuk daerah heliks ganda yang
mengandung pasangan basa A : U dan G. Terdapat tiga tipe utama RNA, yakni
transfer RNA ( tRNA), ribosomal RNA (rRNA), dan messenger RNA (mRNA). RNA
berperan dalam ekspresi informasi genetic. tRNA (Mr25.000) berfungsi sebagai
suatu adapter dalam sintesis rantai polipeptida. tRNA meliputi 10-20 persen
total RNA dalam sel. Setidaknya terdapat satu tipe tRNA untuk setiap tipe asam
amino. tRNA memiliki proporsi nukleosida yang relative tinggi. Nukleosida ini
memiliki struktur unik, misalnya adenine, citosin, guanine, serta urasil yang
termitilasi atau terasetilasi.
Struktur dasar RNA mirip
dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida.
Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus pentosa, dan satu
gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling
antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus pentosa dari nukleotida
yang lain.
Asam Ribonukleat adalah
suatu polimer yang terdiri atas molekul-molekul ribonukleutida. Asam
ribonukleat ini terbentuk oleh adanya ikatan antara atom C nomor 3 dan atom C
nomor 5 pada molekul ribose dengan perantaraan gugus fosfat.
DNA membawa kode genetika,
tetapi RNA-lah yang "menerjemahkan" kode itu ke dalam sintesis
protein. struktur RNA serupa dengan struktur DNA; sederet satuan gula (dalam
hal ini : ribosa) tergabung bersama-sama oleh ikatan-ikatan fosfat. tiap gula
terikat ke suatu basa. basa utama dalam RNA ialah adenina, guanina, sitosina,
dan urasil (sebagai ganti timina). urasil membentuk ikatan hidrogen yang
disukai (yang sama dengan ikatan hidrogen pada timina), dengan adenina, dan
selalu berpasangan dengan adenina dalam sintersis RNA.
RNA pesuruh (mRNA)
disintesis dibawah pengarahan DNA. molekul-molekul mRNA lebih kecil dari pada
molekul-molekul DNa. dalam sintesis suatu molekul mRNA, hanya sebagian spiral
DNA yang terurai, kemudian berjajarlah ribonukleotida yang komplementer, lalu
berpolimerisasi. setelah polimerisasi, suatu molekul mRNa tidaklah membentuk
sebuah sprila dengan molekul DNA. melainkan meninggalkan inti sel untuk
membantu biosintesis protein.
2.4.
Perbedaan Struktur DNA dan RNA
Meskipun banyak persamaannya
dengan DNA, RNA mempunyai perbedaan dengan DNA yaitu:
1. DNA
terletak di inti sel dan RNA terletak di inti sel, sitoplasma, ribosom
2. Bagian pentose RNA adalah ribose,
sedangkan bagian pentose DNA adalah deoksiribosa.
3. Bentuk molekul DNA adalah heliks ganda.
Bentuk molekul RNA bukan heliks ganda, tetapi berupa rantai tunggal yang
terlipat sehingga mempunyai rantai ganda
4. RNA mengandung basa purin, adenine,
guanine, dan sitosin seperti DNA, tetapi tidak mengandung timin. Sebagai
gantinya, RNA mengandung urasil. Dengan demikian basa pirimidin RNA berbeda
dengan bagian basa pirimidin DNA.
5. Jumlah guanine dalam molekul RNA tidak
perlu sama dengan sitosin, demikian pula jumlah adenine tidak harus sama dengan
urasil
Perbedaan struktur DNA dan RNA:
• Secara
struktural RNA berbeda dari DNA yang terdiri dari ribosa sebagai gula pentosa
dan Urasil sebagai kelompok pirimidin. RNA bukan heliks ganda, tetapi DNA
membentuk struktur heliks yang sama dengan pasangan basa. Sama seperti dalam
DNA, basa adalah hidrogen terikat pada RNA di daerah heliks ini. RNA hadir
sebagai heliks tunggal di sebagian besar wilayah.
• Gula
pentosa pada RNA adalah ribosa dan DNA itu adalah deoksiribosa. Deoksiribosa
kurang memiliki satu atom oksigen pada karbon 5′ dari gula ribosa.
• Dalam
RNA, Timin digantikan oleh Urasil yang berikatan dengan Adenin membentuk
struktur heliks.
• Secara
struktural, DNA adalah sebuah molekul yang lebih kompak yang memiliki
ketinggian tertentu, lebar, dan dimensi alur besar dan kecil.
• Secara
fungsional DNA bertindak sebagai materi genetik yang diwariskan kepada
generasi. RNA bertindak sebagai mekanisme pembawa informasi yang dilalui tubuh
untuk memproduksi protein yang berfungsi secara penuh.
BAB
III
KESIMPULAN
Dari pembahasan bab sebelumnya, dapat disimpulkan:
1.
Asam
nukleat adalah polinukleotida yang terdiri dari unit-unit mononukleotida yang
terdiri dari 2 tipe, yaitu DNA dan RNA.
2.
Struktur
DNA terdiri dari gula pentosa deoksiribosa yang mengikat fosfat dan basa
sehingga berupa rantai double-helix.
3.
Struktur
RNA terdiri dari gula pentosa ribosa yang mengikat fosfat dan basa, RNA berupa
untaian panjang (heliks tunggal).
4.
Perbedaan
struktur DNA dan RNA terletak pada gugus gulanya, Gula pentosa pada RNA adalah
ribosa dan DNA itu adalah deoksiribosa. Deoksiribosa kurang memiliki satu atom
oksigen pada karbon 5′ dari gula ribose sehingga DNA berupa Heliks ganda
sedangkan RNA berupa heliks tunggal. Jenis basa pirimidina pada DNA adalah
Timin, sedangkan pada RNA adalah urasil.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Ngili,
Yohanis. Biokimia Dasar. Bandung: Rekayasa Sains. 2013
2.
Campbell,
N.A., dkk. Biologi Edisi 8 Jilid I. Jakarta: Erlangga. 2008
3.
Fessenden, R.J., and Fessenden, J.S. 1982. Kimia Organik jilid. 2.
Jakarta : Erlangga.. 2016
4. Poedjiadi, Anna.Dasar-dasar
Biokimia. Jakarta : UI
press. 2015
No comments:
Post a Comment