Dokumen ini membahas tentang asam nukleat dan DNA. Asam nukleat terdiri atas RNA dan DNA yang berfungsi menyimpan dan mentransfer informasi genetik. DNA berstruktur heliks ganda dan menyimpan kode genetik dalam urutan basa nitrogennya. Replikasi DNA terjadi secara semikonservatif.

1. Asam Nukleat
Oleh
Dzalilah Zharva Livia Asri 13030194004
Mamik Damayanti 13030194029
Nur Laili Indah R 13030194089
International Chemistry Education 2013

2. 1
ASAM NUKLEAT
Asam nukleat merupakan biopolimer, dan monomer penyusunnya adalah
nukleotida. Asam nukleat adalah salah satu dari empat kelas molekul biokimia. (Tiga
kelas lainnya adalah karbohidrat, protein, dan lemak.) Asam nukleat termasuk RNA
(asam ribonukleat) serta DNA (asam deoksiribonukleat). Kedua jenis asam nukleat
mengandung unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, dan fosfor. Asam nukleat
terdiri dari rantai molekul kecil yang disebut nukleotida, yang dibangun bersama oleh
ikatan kovalen.
Disamping itu terdapat dua jenis asam nukelat: asam ribonukleat (RNA) dan asam
diosiribonukelat (DNA). Secara kimiawi, RNA berbeda dengan DNA dimana RNA memiliki
ribose pada pentosanya dan DNA mempunyai 2-deoksiribosa. RNA juga mempunySai
basa nitrogenosa urasil dan DNA memiliki timin.
Ada empat basa utama yang terdapat dalam DNA
Empat basa utama dalam RNA

3. 2
Fungsi secara umum asam nukleat
1. DNA menyimpan informasi genetik dalam sel-sel semua makhluk hidup. Ini berisi
kode genetik. Ini adalah kode yang menginstruksikan sel bagaimana membuat
protein. Instruksi yang dikodekan dalam urutan basa nitrogen dalam rantai
nukleotida DNA. Salinan RNA dan menafsirkan kode genetik dalam DNA dan juga
terlibat dalam sintesis protein berdasarkan kode.
2. Fungsi utama adalah menyimpan dan mentransfer informasi genetik.
3. Untuk menggunakan informasi genetik untuk mengarahkan sintesis protein baru.
4. Asam deoksiribonukleat adalah penyimpanan untuk tempat untuk informasi
genetik dalam sel.
5. DNA mengontrol sintesis RNA dalam sel.
6. Informasi genetik ditularkan dari DNA ke synthesizer protein dalam sel.
7. RNA juga mengarahkan produksi protein baru dengan mengirimkan informasi
genetik pada struktur bangunan protein.
8. Fungsi urutan basa nitrogen dalam backbone DNA menentukan protein yang
disintesis.
9. Fungsi dari helix ganda DNA adalah bahwa tidak ada gangguan terjadi pada
informasi genetik jika hilang atau rusak.
10. RNA mengarahkan sintesis protein.
11. m-RNA mengambil pesan genetik dari RNA.
12. transfer t-RNA aktif asam amino, ke tempat sintesis protein.
13. r-RNA sebagian besar hadir dalam ribosom, dan bertanggung jawab atas stabilitas
m-RNA.

4. 3
DNA (Deoxyribo Nucleic Acid)
Tiap penilaian penemuan-penemuan utama dalam ilmu pengetahuan sekitar kwartal ke
empat abad ke 20, tentu akan tampak bahwa penemuan tentang informasi genetik yang
di kode sepanjang molekul polimer yang hanya terdiri atas 4 macam unit monomer akan
dipandang sebagai prestasi ilmu pengetahuan penting dalam abad ini. Molekul polimer
ini, DNA secara kimia merupakan dasar dari keturunan. Bukti bahwa DNA mengandung
informasi genetika pertama kali dibuat pada 1944, dalam serangkaian percobaan oleh
Avery, Mac Leod, dan McCarty, yang menunjukkan bahwa penentuan genetika dari sifat
(tipe) kapsul pneumokokus spesifik dapat di pindahkan ke sel lain yang jelas berbeda
jenis kapsul nya dengan memasukkan DNA murni yang berasal dari kokus yang pertama
ke dalam kokus terakhir. Penyelidik-penyelidik ini menamakan zat (DNA) yang
melakukan perubahan in “transforming factor” .
Kemudian, jenis manipulasi genetika ini menjadi biasa dalam bakteriologi dan
laboratorium-laboratorium genetika. Misalnya, penyelidikan-penyelidikan yang sama
telah di lakukan dengan memakai kultur sel-sel mamalia, embrio binatang pengerat dan
serangga sebagai akseptor dan DNA yang di isolasi sebagai donor informasi genetika.

5. 4
Sifat Kimia DNA
Sifat kimia unit monomer DNA-deoksi adenilat, deoksi guanilat, deoksitidilat, dan
timidilat-dijelaskan pada bab 25. Unit-unit monomer DNA dijadikan bentuk polimer oleh
ikatan-ikatan 3’,5’ –forfodister menyusun satu utas, seperti di lukiskan pada gambar 27-
1. Isi informasi DNA terletak dalam urutan dimana susunan monomer-monomer, purin
dan pirimidin deoksiribonukleotida-. Polimer seperti yang digambarkan mempunyai
polaritas ; satu ujung mempunyai terminal 5’ –hidroksilasi atau fosfat, sedangkan ujung
lainnya mempunyai bagian 3’-fosfat atau hidroksil. Kegunaaan polaritas ini akan menjadi
jelas. Karena informasi genetika tempatnya di deretan unit-unit monomer dalam polimer,
harus terdapat suatu mekanisme yang mereproduksi atau meniru (replikasi) informasi
spesifik ini dengan ketelitian yang tinggi. Keperluan ini, bersama dengan data difraksi
dengan sinar-x dari molekul DNA dan observasi Chargaff bahwa dalam molekul DNA,
konsentrasi nukleotida deoksiadenosim (A) sama dengan konsentrasi nukleotida timidin
(T), (A=T). Sedangkan konsentrasi nukleotida deoksiguanosin (G) sama dengan
nukleotida deoksisitidin (S), (G=S), menyebabkan watson, crick dan wilkins
mengemukakan pada permulaan tahun 1950 an suatu model molekul DNA berutas
tangkap ( dobule stranted ). Model DNA bentuk B dilukiskan pada gambar 27-2. Kedua
utas ke arah kana molekul “double stranded” (berutas rangkap) ini dihubungkan satu
sama lain dengan ikatan hidrogen antara basa purin dan pirimidin dari masing-masing
molekul linear. Pasangan antara nukleotida purin dan pirimidin pada utas yang
berlawanan adalah sangat spesifik dan tergantung pada ikatan hidrogen dari A dengan T
dan G dengan S.
Dalam molekul utas rangkap, hambatan-hambatan yang di sebabkan oleh rotasi
sekitar ikatan fosfodiester, menguntungkan konfigurasi anti ikatan glikosida dan
tautomer 4 basa (A,G,T dan S) yang banyak jumlahnya, maka A hanya dapat berpasangan
dengan T, dan G hanya dengan S. Pembatasan pasangan basa ini menerangkan
penyelidikan yang sebelumnya bahwa dalam molekul DNA yang berutas rangkap jumlah
A adalah sama dengan T dan jumlah G sama dengan S. Dua utas molekul berpilin rangkap
yang masing-masing mempunyai polritas adalah antiparalel, yaitu satu utas berjalan
dengan arah 5’ ke 3’ dan yang lainnya dengan arah 3’ ke 5’. Isi analog dengan 2 jalan yang
paralel, masing-masing satu arah tapi kendaraan yang lewat arahnya berlawanan. Pada
molekul DNA yang berutas rangkap, karena informasi terletak dalam urutan neuklotida

6. 5
pada satu utas, utas yang berlawanan dianggap sebagai anti template, yaitu kompenen
dari utas template.
Seperti diterangkan pad gambar 27-3, 3 ikatan hidrogen menghubungkan
nukleotida deoksi guanosin dengan nukleotida deoksi sitosin, sedangkan pasangan yang
lain, pasangan A-T, dihungkan oleh 2 ikatan hidrogen. Jadi, ikatan G-S lebih kuat kira-kira
50%.
Struktur DNA
Bentuk B, yang paling banyak terdapat
pada DNA dalam kondisi fisiologis
mempunyai kemiringan 3,4 nm setiap
putaran. Dalam satu putaran terdapat 10
pasang basa, bidang masing-masing basa
berkumpul menyerupai dua kumpulan
mata uang yang melilit berdampingan. Dua
kumpulan itu dihubungkan oleh dua ikatan
hidrogen pada tiap tingkat antara 2 mata
uang yang terletak pada tumpukan yang berlawanan dan oleh 2 pita yang melingkari
tumpukan itu ke kanan dan merupakan tulang punggung fosfodiester.
Struktur berutas rangkap ini dalam larutan dapat di lebur oleh kenaikan suhu
atau penurunan konsentrasi garam. Tidak hanya 2 tumpukan basa di jauhkan, tetapi

7. 6
basa-basa itu sendiri tidak tertumpuk sementara masih tetap di hubungkan dalam
polimer oleh tulang punggung fordiofester. Bersamaan dengan denataurasi molekul DNA
ini ada kenaikan daya serap optik basa purin dan pirimidin. Peristiwa ini disebut sebagai
hiperkromisitas dari denaturasi. Karena penumpukan basa-basa dan ikatan hidrogen
antara tumpukan-tumpukan, molekul berutas rangkap DNA menunjukkan sifat suatu
serabut dan dalam larutan merupakan suatu zat kental yang kehilangan viskositasnya
pada denaturasi.
Penyelidikan yang seksama dari model yang di lukiskan pada gambar 27-2
memperlihatkan adanya celah mayor dan celah minor yang berbelit belit sepanjang
molekul sejajar dengan tulang punggung fosfodiester. Dalam celah-celah ini, protein-
protein berinteraksi spesifik tanpa mennganggu pasangan basa utas rangkap molekul
DNA. Seperti diterangkan dalam bab 29 dan 31, protein pengatur dapat mengatur
ekspresi gen-gen spesifik melalui interaksi serupa.
DNA utas rangkap yang sebelumnya tidak dikenal, telah di temukan tahun 1980
dengan penyelidikan kristalografi sinar x 6 pasang basa molekul DNA sintetik yang terdiri
dari deoksiribonukleotida S dan G yang berselang seling. Bentuk baru DNA ini
membentuk utas rangkap (double helix) ke arah kiri (left handed) dimana tulang
punggung forfodiester ber zig zag sepanjang molekul (gambar 27-4); karena itu disebut
DNA Z oleh penemu-penemunya, Alexander Rich dan kawan-kawan. DNA Z paling kurang
membelit (12 pasangan basa perputaran ) dan merupakan utas DNA paling tipis yang
dikenal. Adanya DNA Z dan (4) metilasi karbon -5 dari sebagian nukleotida deoksisitidin
dalam urutan selang seling. Yang terakhir paling menarik karena menyatakan secara
tidak langsung peranan dalam pengaturan ekspresi gen.
Meskipun DNA manusia mengandung DNA –Z potensial membentuk daerah-
daerah yang tersebar di seluruh genom, DNA – Z yang terdapat pada kromosom
drosophila (lalat buah) telat di perlihatkan dengan memakai anti bodi yang mengenali
dan mengikat secara spesifik DNA-Z. Selain itu, secara in vitro telah dibuktikan bahwa
DNA-Z dapat timbul sebagai rangkaian pendek sepanjang bentuk B dari DNA yang lebih
panjang daerah transisi terentang sepanjang sekitar 5 pasang basa.
Fungsi DNA-Z tidak diketahui, tetapi diduga mempunyai kemampuan efek
pengatur pada ujung proksimal dan distal tempat kedudukannya. Misalnya, beberapa
protein yang terikat pada celah minor atau mayor DNA bentuk B mungkin terjadi sebagai
akibat hilangnya gugus metil dari 5-metildeoksisitidin, tampaknya menghasilkan

8. 7
perbedaan putaran DNA distal terhadap tempat DNA-Z yang sebenarnya. Seperti yang
dibicarakan dibawah, putaran diduga nenpengaruhi aktivitas gen.
Pada beberapa organisme seperti bakteri, bakteri ofaga, dan banyak virus
binatang yang mengandung DNA, kedua ujung molekul DNA bergabung membentuk
cincin tertutup tanpa ujung. Ini tidak merusak polaritas molekul, tetapi menghilangkan
semua gugus 3’ dan 5’ hidroksil dan semua gugus fosforil.
Fungsi DNA
Informasi genetik yang tersimpan dalam rangkaian nukleotida DNA mempunyai 2
fungsi. Sebagai sumber informasi untuk sintesis semua molekul protein dari sel dan
organisme, dan memberikan informasi yang di turunkan ke sel anak atau keturunan.
Kedua fungsi ini memerlukan molekul DNA sebagai template (model pembentuk) pada
yang pertama untuk transkripsi informasi ke dalam, RNA dan pada yang kedua untuk
replikasi informasi ke dalam molekul DNA anak.
Cara penggenapan (komplementasi) model beratas rangkap dari DNA Watson dan
Crick ini menunjukkan bahwa replikasi molekul DNA terjadi secara semik onservatif. Jadi,
bila tiap-tiap utas molekul DNA berutas rangkap memisahkan diri dari komplemennya
(pelengkapnya) selama replikasi, masing-masing kemudian dapat berperan sebagai
model pembentuk (template) dimana utas pelengkap (complementary) baru dapat di
sintesis. Dua molekul Dna berutas rangkap yang baru terbentuk, masing-masing
mengandung satu utas ( tetapi lebih bersifat komplementer daripada identik) dari
molekul DNA induk berutas rangkap, kemudian dapat di bagikan antara 2 sel anak. Tiap-
tiap sel anak akan mengandung molekul DNA dengan informasi yang sama dengan yang
dimiliki oleh induk hanya diawetkan setengah (semiconserved).

9. 8
Sifat semikonservatif replikasi DNA pada bakteri Escherichia coli secara jelas
diperlihatkan oleh Meselson dan Stahl pada percobaan klasik dengan memakai isotop
nitrogen dan teknik keseimbangan sentrifugal (centrifugal equilibrium technics).
Percobaan klasik ini dilukiskan pada gambar 27-7. DNA E.coli secara kimia adalah identik
dengan DNA manusia,walaupun rangkaian nukleotida tentu saja berbeda, dan sel
manusia mengandung kira-kira 1000 kali lebih banyak DNA per sel daripada sel bakteri.
Lagi pula, kimia replikasi DNA
pada prokariot seperti E.coli
tampak identik dengan eukariot,
termasuk manusia, meskipun
enzim-enzim yang melakukan
reaksi sintesis DNA dan replikasi
berbeda. Jadi, setiap observasi
mengenai sifat kimia atau reaksi
kimia asam-asam nukleat
prokariot mungkin sekali dapat di pergunakan pada organisme eukariot. Memang,jenis
percobaan Meselson dan Stahl sekarang telah di lakukan pada sel-sel mamalia dan telah
memberikan hasil yang sebanding seperti yang di peroleh dengan E.coli .

10. 9
RNA (Ribonucleic Acid)
Sifat Kimia RNA
Asam Ribonukleat adalah suatu polimer dari ribonukleaotida purin dan pirimidin yang
dihubungkan satu sama lain dengan jembatan 3’, 5’-fosfodiester yang analog dengan yang
terdapat pada DNA. Walaupun mempunyai persamaan dengan DNA, RNA mempunyai
perbedaan yang spesifik:
1) Seperti ditunjukkan dengan namanya. Bagian gula pada RNA di mana fosfta dan
basa-basa purin dan pirimidin terikat adalah ribose sedangkan pada DNA adalah
2’-deoksiribosa.
2) Walaupun RNA mengandung ribonukelotida adenine, guanine dan sitosin, ia tidak
mempunyai timin kecuali pada peristiwa yang jarang seperti yang diterangkan
dibawah. Sebagai pengganti timin, RNA mengandung ribonukelaotida urasil, jadi
komponen pirimidin dari RNA berbeda dari komponen pirimidin DNA.
3) RNA dari semulanya merupakan molekul yang berutas tunggal, sedangkan DNA
molekulnya adalah heliks berutas rangkap. Kan tetapi bila diberi urut-urutan basa
pelengkap yang lebih cocok dengan polaritas yang berlawanan, utas tungga
mampu melipat dirinya kembali seperti jepitan rambut dan dengan demikian
mempunyai sifat-sifat utas rangkap.
4) Karena molekul RNA adalah berutas tunggal dan hanya merupakan komplemen
dari salah satu 2 utas dari gen, jumlah guanine tidak perlu sama dengan jumlah
sitosin, juga jumlah adenine tidak perlu sama dengan urasil.
5) RNA dapat dihidrolisis oleh alkali menjadi 2’, 3’siklik diester dari mononukleotida.
Suatu zat antara dari hidrolisis ini yang penting adalah 2’, 3’, 5’ trimester, suatu
zat antara yang tidak dapat dibentuk pda DNA yang diberi alkali karena tidak
adanya gugus 2’-hidroksil. Kelebihan RNA Dallam alkali berguna baik untk
diagnostic maupun analitik.
Informasi dalam suatu utas RNA terdapat dalam urut-urutannya (struktur primer) dari
nukleotida purin dan pirimidin dalam polimer. Urut-urutan merupakan pelengkap untuk
utas “template” gen dari mana itu disalin. Urut-urutan molekul RNA adalah (kecuali untuk
U yang menggantikan T) sama dengan urut-urutan utas “antitemplate” dari gen.

11. 10
Struktur RNA
Pada semua organisme prokariotik dan eukariotik, terdapat 3 golongan utama
molekul RNA, mRNA= RNA duta, RNA transport=tRNA dan RNA ribosom=rRNA. Tiap-
tiap golongan berbeda dengan yang lainnya dalam hal ukuran, fungsi dan kestabilan
umum.
Golongan RNA duta (mRNA) adalah yang paling heterogen dalam ukuran dan
kestabilan, tetapi semua anggota golongan berfungsi sebagai pesuruh yang membawa
informasi dalam gen ke tempat pembentukan protein, dimana masing-masing bertindak
sebagai cetakan di mana urut-urutan asam amino spesifik dipolimerkan untuk
membentuk molekul protein spesifik, hasil akhir gen.
RNa duta adalah berutas tunggal dan merupakan pelengkap untuk utas template
dari masing-masing gen struktur. Molekul RNA, khususnya eukariotik mempunyai
bberapa sifat kimia yang unik. Ujung 5’ dari RNA duta “ditutup” oleh 7-metil- guanosin
trifosfat yang terikat dengan 2’-O-metil guanosin trifosfat yang berdekatan pada 5’-
hidroksilnya melalui 3 fosfat. Molekul RNA duta sering mengandung 6-metildenilat dan
nukleotida termetilasi 2’-O-ribosa lain. Walaupun fungsi penutupan RNA duta tidak
diketahui keseluruhannya, tutupnya mungkin ikut serta dalam pengenalan RNA duta oleh
alat translasi. Beberapa RNA duta seperti histon tidak mengandung poli A.
Molekul RNA transport = transfer RNA (tRNA) terdiri dari sekitar 75 nukleotida
dan dengan demikian mempunyai berat molekul 25.000. Molekul tRNA berperan sebagai
adaptor untuk translasi dari informasi urut-urutan nukleotida RNA duta ke dalam asam-
asam amino spesifik. Paling sedikit terdapat 20 molekul tRNA dalam setiap sel, paling
sediit satu sesuai dengan masing-masing dari 20 asam amino yang diperlukan untuk
sintesis protein. Walaupun tiap-tiap tRNA spesifik berbeda status satu dengan yang
lainnya dalam urut-urutan nukelotidanya, molekul-molekul tRNA sebagai golongan
mempunyai banyak ciri-ciri yang sama. Struktur primer yaitu, urut-urutan nkelotida dar
semua RNA mengizinkan lipatan yang luas dan penggenapan di dalam utas untuk
membentuk struktur sekunder.

12. 11
Ciri-ciri yang semua molekul trNA bersama-sama memilikinya antara lain adalah
urut-urutan ACC pada ujung 3’ gugus karboksil asam-asam amino terikat pada gugus 3’-
hidroksil bagian adenosil melalui suatu ikatan ester.
Ribosomal RNA adalah struktur nucleoprotein
sitoplasma yang berperan sebagai alat untuk sintesis
protein dari cetakan RNA duta. Pada ribosom,
molekul-molekul RNA dutan dan RNA transport saling
bereaksi untuk menterjemahkan (translasi) ke dalam
molekul protein spesifik informasi yang disalin
(transkrip) dari gen. partikel=partikel ribosom sangat
kompleks dibentuk sendiri dari paling sedikit 4
molekul RNA yang berbeda dan hamper 100 molekul
protein spesifik.
Fungsi RNA
Molekul RNA yang terdapat di alam mengandung informasi dalam rangkaiannya,
hanya beberapa dari molekul-molekul itu mempunyai informasi yang ditranslasi ke
dalam rangkaian asam amino spesifik dari molekul protein. Molekul RNA sitoplasmik ini,
yang berperan sebagai model pembentukan template untuk sintesis protein dinamakan
mRNA. Banyak molekul RNA sitoplasmik lain mempunyai peranan structural di mana
mereka membantu pembentukan ribosom atau berperan sebagai molekul adapter
(tRNA) untuk translasi informasi RNA ke dalam rangkaian spesifik asam asam amino
terpolimerisasi.

13. 12
Sebagian besar molekul RNA
ditranskripsi dalam inti sel kelihatannya
berperan dalam sintesis protein, tetapi
dalam kultur sel-sel manusia terdapat jenis
inti kecil yang tidak secara langsung
berperan dalam sintesis protein tetapi
mempunyai peranan dalam RNA pemrosesan
dan pembangunan sel. Molekul-molekul yang
relative kecil ini dengan macam-macam
ukuran dari 90-300 nukleotida.
RNA lebih cenderung merupakan
bahan genetika untuk beberapa virus
binatang dan tumbuh-tumbuhan daripada DNA. Walaupun beberapa virus RNA ini
formasinya tidak pernah ditranskripsi ke dalam molekul DNA, banyak virus RNA
binatang, khususnya virus retrogenik-ditranskripsi oleh DNA polymerase yang
memerlukan RNA untuk menghasilkan salinan DNA berutas rangkap dari genom RNA-
nya.
Ringkasan
 Asam nukleat adalah salah satu dari empat kelas molekul biokimia. Asam nukleat
termasuk RNA (asam ribonukleta) dan DNA (asam deoksiribonukleat).
 Asam nukleat terdiri dari rantai molekul kecil yang disebut nukleotida, yang diikat
bersama oleh ikatan kovalen.
 RNA terbuat dari satu rantai nukleotida, dan DNA terbuat dari dua. Kedua rantai
DNA yang diikat bersama oleh ikatan hidrogen dalam bentuk heliks ganda.
 DNA berisi kode genetik, yang memerintahkan sel bagaimana membuat protein.
 RNA menyalin kode genetik dalam DNA dan membantu mensintesis protein
berdasarkan kode