BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian dan fungsi Asam Nukleat
Asam nukleat adalah makromolekul pertama yang berhasil diisolasi dari dalam inti sel. Asam nukleat berbentuk rantai linier yang merupakan gabungan monomer nukleotida sebagai unit pembangunnya. Molekul ini menyimpan informasi pertumbuhan sel dan reproduksi.Fungsi utama asam nukleat adalah sebagai tempat penyimpanan dan pemindahan informasi genetik. Informasi ini diteruskan dari sel induk ke sel anak melalui proses replikasi.
Monomer nukleotida sebagai struktur primer asam nukleat diperoleh dari hasil hidrolisis asam nukleat. Proses hidrolisis lebih lanjut dari monomer nukleotida akan dihasilkan asam fosfat dan nukleosida. Proses hidrolisis ini dilakukan dalam suasana basa. Jika hidrolisis dilanjutkan kembali terhadap senyawa nukleosida dalam larutan asam berair akan dihasilkan molekul gula dan basa nitrogen dengan bentuk heterosiklik. Sehingga komposisi molekul penyusun asam nukleat diketahui dengan jelas, seperti yang ditunjukkan gambar 14.54 hingga bagan pada Gambar 14.57.
Gambar 14.54. Molekul sederhana asam nukleat
B. Hidrolisis Asam nukleat
Gambar 14.57. Skema hidrolisis Asam nukleat
Dari Gambar 14.54 tampak bahwa struktur utama asam nukleat adalah molekul gula yang mengandung asam posfat dan basa Nitrogen yang dihubungkan dengan ikatan posfodiester membentuk rantai panjang. Monomer nukleotida dapat dilihat pada Gambar 14.55 dan 14.56.
Gambar 14.55. Molekul Nukleotida
Fungsi nukleotida:
1. Monomer asam nukleat (DNA & RNA)
2. Molekul carrier untuk molekul intermediet teraktivasi yang terlibat dalam sintesis karbohidrat, lipid dan protein.
3. Komponen struktur berbagai koenzim seperti coenzim A, FAD, NAD+, dan NADP+.
4. Energy currency di dalam sel.
5. Molekul regulator dalam berbagai jalur intermediet metabolisme, yaitu sebagai inhibitor atau aktivator enzim-enzim kunci dalam jalur metabolisme.
Gambar 14.56. Molekul Nukleosida
C. Molekul penyusun Asam nukleat
Senyawa gula penyusun nukleotida merupakan gula dengan atom Karbon 5 (lima) yaitu 2-deoksi-D-ribosa dan D-ribosa, lihat Bagan dibawah ini.
BASA PIRIMIDIN
Bagan 14.58. Molekul penyusun Asam nukleat
Basa nukleosida yang ditemukan pada asam nukleat adalah adenin (dilambangkan A), sitosin (C, dari cytosine), guanin (G), timin (T) dan urasil (U), lihat Bagan 14.58.
Asam nukleat dalam sel terdiri dari DNA (DeoxyriboNucleic Acid) dan RNA (RiboNucleic Acid). Kedua jenis asam nukleat ini memiliki perbedaan basa purin yang merupakan molekul penyusunnya. Untuk RNA disusun oleh gula D-ribosa dan basa urasil. Sedangkan untuk DNA disusun oleh gula 2-deoksi-D-ribosa yaitu gula D-ribosa yang kehilangan gugus OH pada atom C nomor 2 dan basa timin.
a) Deoxyribonucleic Acid (DNA)
Ada tiga struktur DNA yang dikenal selama ini. Struktur-struktur DNA tersebut adalah sebagai berikut:
1. Struktur primer
DNA tersusun dari monomer-monomer nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari satu basa nitrogen berupa senyawa purin atau pirimidin, satu gula pentosa berupa 2’-deoksi-D-ribosa dalam bentuk furanosa, dan satu molekul fosfat. Penulisan urutan basa dimulai dari kiri yaitu ujung 5’ bebas (tidak terikat nukleotida lain) menuju ujung dengan gugus 3’ hidroksil bebas atau dengan arah 5’3’ (Darnell, et al., dalam T. Milanda, 1994).
2. Struktur sekunder
Salah satu sifat biokimia DNA yang menentukan fungsinya sebagai pembawa informasi genetik adalah komposisi basa penyusun. Pada tahun 1949-1953, Edwin Chargaff menggunakan metode kromatografi untuk pemisahan dan analisis kuantitatif keempat basa DNA, yang diisolasi dari berbagai 2 organisme. Kesimpulan yang diambil dari data yang terkumpul adalah sebagai berikut :
a) Komposisi basa DNA bervariasi antara spesies yang satu dengan spesies yang lain.
b) Sampel DNA yang diisolasi dari berbagai jaringan pada spesies yang sama mempunyai komposisi basa yang sama.
c) Komposisi DNA pada suatu spesies tidak berubah oleh perubahan usia, keadaan nutrisi maupun perubahan lingkungan.
d) Hampir semua DNA yang diteliti mempunyai jumlah residu adenine yang sama dengan jumlah residu timin (A=T), dan jumlah residu guanin yang sama dengan jumlah residu sitosin (G=C) maka A+G = C+T, yang disebut aturan Charrgaff.
e) DNA yang diekstraksi dari spesies-spesies dengan hubungan kekerabatan yang dekat mempunyai komposisi basa yang hamper sama.
Pada tahun 1953, James D. Watson dan Francis H.C. Crick berhasil
menguraikan struktur sekunder DNA yang berbentuk heliks ganda melalui analisis pola difraksi sinar X dan membangun model strukturnya (Darnell, et al. dalamT. Milanda, 1994). Heliks ganda tersebut tersusun dari dua untai polinukleotida secara antiparalel (arah 5’3’ saling berlawanan), berputar ke kanan dan melingkari suatu sumbu. Unit gula fosfat berada di luar molekul DNA dengan basa-basa komplementer yang berpasangan di dalam molekul. Ikatan hidrogen di
antara pasangan basa memegangi kedua untai heliks ganda tersebut (Willbraham 3 and Matta dalam T. Milanda, 1994). Kedua untai melingkar sedemikian rupa sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan kembali bila putaran masing-masing untai dibuka.
Jarak di antara kedua untai hanya memungkinkan pemasangan basa purin (lebih besar) dengan basa pirimidin (lebih kecil). Adenin berpasangan dengan timin membentuk dua ikatan hidrogen sedangkan guanin berpasangan dengan sitosin membentuk tiga ikatan hidrogen.
Dua ikatan glikosidik yang mengikat pasangan basa pada cincin gula, tidak persis berhadapan. Akibatnya, jarak antara unit-unit gula fosfat yang berhadapan sepanjang heliks ganda tidak sama dan membentuk celah antara yang berbeda, 4 yaitu celah mayor dan celah minor (Marks, et al., 1996 ; Robert K. Murray,et al., 2000).
3. Struktur tersier
Kebanyakan DNA virus dan DNA mitokondria merupakan molekul lingkar. Konformasi ini terjadi karena kedua untai polinukleotida membentuk struktur tertutup yang tidak berujung. Molekul DNA lingkar tertutup yang diisolasi dari bakteri, virus dan mitokondria seringkali berbentuk superkoil, selain itu DNA dapat berbentuk molekul linier dengan ujung-ujung rantai yang bebas.
b). Ribonucleic Acid (RNA)
RNA mirip dengan DNA, perbedaanya terletak pada :
· Basa utama RNA adalah Adenin, Guanin, Sitosin dan Urasil, dengan panjang molekul 70 sampai 10.000 pb.
· Unit gula RNA adalah D-ribosa.
· Molekul RNA berupa untai tunggal, kecuali pada beberapa virus.
Perbedaan DNA dan RNA
| No | | DNA (deoxyriboncleid acid) | RNA (ribonucleid acid) |
| 1 | Lokasi | nukleus | sitoplasma |
| 2 | Pirimidin | Sitosin + timin | Sitosin + urasil |
| 3 | Reaksi sitokimia | Feulgen | Zat warna basofilik |
| 4 | Enzim hidrolisis | Deoksiribonuklease | Ribonuklease |
| 5 | Gula pentose | Deoksiribosa | Ribose |
| 6 | Struktur | Double helix | Single helix |
| 7 | Peran | Pusat informasi genetik | Sintesis protein |
D. Denaturasi
Jika larutan DNA dipanaskan, maka energi termal akan memecahkanikatan hidrogen dan ikatan lain yang menentukan kestabilan heliks ganda,5akibatnya kedua untai akan memisah atau mengalami denaturasi (Marks, et al.,2000).
Molekul DNA heliks tunggal dari proses denaturasi cukup stabil. Jika suhuditurunkan, molekul tersebut biasanya tidak mengalami renaturasi menjadimolekul DNA heliks ganda asal tetapi membentuk pola kusut, namun untai yangsaling komplemen dapat mengalami ranaturasi secara perlahan-lahan. Sifat inimenjadi dasar teknik hibridisasi asam nukleat (Watson, et al., dalam T. Milanda,1994 ; Marks Dawn, et al., 2000).
Molekul DNA heliks tunggal dari proses denaturasi cukup stabil. Jika suhu diturunkan, molekul tersebut biasanya tidak mengalami renaturasi menjadi molekul DNA heliks ganda asal tetapi membentuk pola kusut, namun untai yang saling komplemen dapat mengalami ranaturasi secara perlahan-lahan. Sifat ini menjadi dasar teknik hibridisasi asam nukleat (Watson, et al., dalam T. Milanda, 1994 ; Marks Dawn, et al., 2000).
DAFTAR PUSTAKA
Brown Alfred, E., 2005, Laboratory Manual in General Microbiology :
Microbiological Applications, McGraw-Hill Comp., US, p. 395-401
Brown, T. A., 1995, Gene Cloning, an introduction, third edition, Chapman and
Hall, London, p. 13-18, 27-35, 68-72, 228-241
Darnell J., Lodish H., and Baltimore D., 1990, Molecular Cell Biology, 2nd
edition, Scientific American Book Inc., New York, p. 99-76
Debbie S. Retnoningrum, 1998, Mekanisme dan Deteksi Molekul Resistensi
Antibiotik pada Bakteri, Jurusan Farmasi-ITB, Bandung, h. 1-5, 16-21
Jawetz, E., J. L. Melnick dan E. A. Adelberg, 1995, Mikrobiologi Untuk Profesi
Kesehatan, Edisi 16, Penerbit Buku Kedokteran, EGC, Jakarta, h. 299, 362
Jawetz E., J. L. Melnick dan E. A. Adelberg, 1996, Mikrobiologi Kedokteran,
Edisi 20, Penerbit Buku Kedokteran, EGC, Jakarta, h. 211-217, 249-251
Johnson James R. and Owens Krista, 2004, Rapid and Specific Detection of the
O15:K52:H1 Clonal Group of Escherichia coli by Gene-Specific PCR, J.
Clin. Microbiol. 42:3841-3843
Johnson James R. and Kuskowski Michael A., 2005, Virulence Genotype, and
Phylogenetic Origin, in Relation to Antibiotic Resistance Profile among
Escherichia coli Sample Isolates from Israeli Women with acute
Uncomplicated Cystitis, Antimicrobial Agents and Chemo. J. 49 : 26-31
Madej, R. 1991. Polymerase Chain Reaction : Application to the Clinical
Laboratory, Laboratory Roche Diagnostic Research, p. 23-32, 45-49
Manges Amee R. and Riley Lee W., 2001, Widespread Distribution Of Urinary
Tract Infections Caused By A Multidrug-Resistant Escherichia Coli Clonal
Group, N Engl J Med., 345:1007-1013
Pelczar, M. J. dan E. C. S. Chan, 1988, Dasar-Dasar Mikrobiologi, Jilid 2,
Terjemahan Ratna Sri Hadioetomo, dkk., Penerbit Universitas Indonesia,
Jakarta, h. 449
Persing D.H., F.C. Tenover, 2004, Diagnostic Molecular Microbiology :
Principles and Applications, ASM, Washington DC., p. 392-299
Russell A.D. and I. Chopra, 1990. Understanding Antimicrobial Action and
Resistance, Ellis Horword limited, England, p. 1-5, 25-35, 56-7814
Sambrook J., Fritsch E. F., and Maniatis T., 1989, Molecular Cloning,
a laboratory Manual, Volume 1, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory
Press, New york, p. 14.2-14.5
Watson, J. D., et al., 1987, Molecular Biology of the Gene, 4th edition, The
Benjamin/Cummings Publishing Company Inc., Menco Park, California,
p. 68-75, 81-83, 98-99, 194, 202-203
Wawan Kosasih dkk., 1992, Petunjuk praktikum kursus singkat rekayasa genetika
teknologi DNA rekombinan, PAU-Bioteknologi ITB, Bandung, 5-10, 21-23
Wilbraham, A.C and Matta, M.S., 1986, General Organic and Biological
Chemistry, 2nd edition, The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc.,
New york, p. 582-587
Tidak ada komentar:
Posting Komentar