Struktur DNA dan Pengaruh Perubahannya

Transkripsi

1 Struktur DNA dan Pengaruh Perubahannya Denny AP G / Q08.1

2 PENDAHULUAN A. Latar Belakang Asam nukleat merupakan suatu polinukleotida, yaitu polimer linier yang tersusun dari monomer-monomer nukleotida yang berikatan melalui ikatan fosfodiester. Fungsi utama asam nukleat adalah sebagai tempat penyimpanan dan pemindahan informasi genetik. Informasi ini diteruskan dari sel induk ke sel anak melalui proses replikasi. Sel memiliki dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid/dna) dan asam ribonukleat (ribonucleic acid/rna). (Marks Dawn, et al., 2000). Dua tipe utama asam nukleat adalah asam dioksiribonukleat(dna) dan asam ribonukleat (RNA). 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. B. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dari DNA dan RNA? 2. Bagaimana Struktur DNA dan RNA? 3. Pengaruh perubahan struktur DNA dan RNA? C. Tujuan Penulisan Tulisan ini bertujuan untuk mengetahui pengertian DNA dan RNA, perbedaannya baik ukuran, lokasi, dan struktur DNA dan RNA tersebut, serta fungsi dari masing-masing DNA dan RNA.

3 D. Pembahasan 1. Definisi DNA dan RNA DNA adalah polimer asam nukleat yang tersusun secara sistematis dan merupakan pembawa informasi genetik yang diturunkan kepada jasad kteturunannya. Informasi genetik disusun dalam bentuk kodon yang berupa tiga pasang basa nukleotida dan menentukan bentuk,struktur, maupun fisiologi suatu jasad. Secara struktural, DNA merupakan polimer nukleotida, di mana untuk setiap nukleotida tersusun atas gula deoksiribosa, pospat, dan basa. Polimer tersebut membentuk struktur double heliks, di mana kedua heliks disatukan oleh ikatan hidrogen yang terjadi antara basa-basa yang ada. Ada empat macam basa yang terdapat di dalam DNA, yaitu Adenin, Sitosin, Guanin, dan Timin. Adenin akan membentuk dua ikatan hidrogen dengan Timin, sedangkan Guanin akan membentuk tiga ikatan hidrogen dengan Sitosin. Kombinasi jumlah dan susunan yang terjadi antara ikatan-ikatan basa ini memungkinkan setiap organisme memilik cetak biru genetik yang spesifik (khas) yang membedakannya dari cetak biru milik organisme lainnya. DNA pada makhluk hidup dapat ditemukan di inti sel (nukleus), mitokondria, dan klorofil. Namun pada manusia, DNA hanya ditemukan di nukleus dan mitokondria. Jumlah pasang basa pada DNA nukleus adalah sekitar tiga milyar. Pengorganisasian DNA di nukleus diawali oleh perikatan DNA dengan oktamer histon membentuk nukleosom. Sepotong sekuens DNA dengan panjang sekitar pasang basa akan mengelilingi delapan histon sebanyak 1.67 kali. Nukleosom-nukleosom akan berpolimerisasi membentuk polinukleosom yang kemudian disimpan di dalam kromosom. Kromosomkromosom inilah yang berada di dalam DNA, yang akan menggandakan dirinya pada saat pembelahan sel. Sedangkan DNA yang berada di mitokondria (atau lebih dikenal dengan nama mtdna) berbentuk sirkuler (melingkar). Jumlah pasang basa pada mtdna lebih sedikit daripada jumlah pasang basa pada DNA nukleus, yaitu sekitar Namun apabila terjadi mutasi pada mtdna akan mengakibatkan kerusakan pada sistem yang peka terhadap kebutuhan energi seperti sistem saraf dan otot. RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat merupakan makromolekul yang berfungsi sebagai penyimpan dan penyalur informasi genetik.rna sebagai

4 penyimpan informasi genetik misalnya pada materi genetik virus, terutama golongan retrovirus.rna sebagai penyalur informasi genetik misalnya pada proses translasi untuk sintesis protein.rna juga dapat berfungsi sebagai enzim ( ribozim ) yang dapat mengkalis formasi RNA-nya sendiri atau molekul RNA lain. 2. Struktur DNA dan RNA 2.1 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 , Edwin Chargaff menggunakan metode kromatografi untuk pemisahan dan analisis kuantitatif keempat basa DNA, yang diisolasi dari berbagai 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 adenin 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.

5 e. DNA yang diekstraksi dari spesies-spesies dengan hubungan kekerabatan yang dekat mempunyai komposisi basa yang hampir 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. dalam T. 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 and Matta dalam T. Milanda, 1994). Kedua untai melingkar sedemikian rupa sehingga keduanya tidak dapat dipisahkan kembali bila putaran masing-masing untai dibuka. Gambar 1. Struktur DNA (Steve, Prentis. 1990) Keterangan : a. Struktur primer DNA b. Struktur sekunder DNA 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, yaitu celah mayor dan celah minor (Marks, et al., 1996 ; Robert K. Murray, et al., 2000).

6 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. Gambar 2. Struktur Tersier DNA (Steve, Prentis. 1990) Keterangan : a. Konformasi DNA sirkular b. Konformasi DNA linear 2.2 Ribonucleic Acid (RNA) RNA hampir sama dengan DNA, perbedannya terletak pada : 1. Basa utama RNA adalah Adenin, Guanin, Sitosin dan Urasil, dengan panjang molekul 70 sampai pb. 2. Unit gula RNA adalah D-ribosa 3. Molekul RNA berupa untai tunggal, kecuali pada beberapa virus. 3. Pengaruh Perubahan Struktur DNA dan RNA Denaturasi termal dan renaturasi Beberapa senyawa kimia tertentu dapat menyebabkan terjadinya denaturasi DNA. Ternyata, panas juga dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat. Proses denaturasi ini dapat diikuti melalui pengamatan nilai absorbansi yang meningkat karena molekul rantai ganda (pada dsdna) akan berubah menjadi molekul rantai tunggal.

7 Denaturasi termal pada DNA, terjadi sangat cepat dan bersifat koperatif karena denaturasi pada kedua ujung molekul dan pada daerah kaya AT akan mendestabilisasi daerah-daerah di sekitarnya. Suhu ketika molekul DNA mulai mengalami denaturasi dinamakan titik leleh ataumelting temperature (Tm). Nilai Tm merupakan fungsi kandungan GC sampail DNA, dan berkisar dari 80 ºC hingga 100ºC untuk molekul-molekul DNA yang panjang. Pengaruh Alkali Pengaruh alkali terhadap asam nukleat akan mengakibatkan terjadinya perubahan status tautomerik basa. Contohnya peningkatan ph akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada ph netral sekalipun, RNA sangat rentan terhadap hidrolisis bila dibandingkan dengan DNA hal ini dikarenakan adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya. Denaturasi Kimia Telah diketahui ada beberapa bahan kimia yang dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada ph netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen. Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.

8 DAFTAR PUSTAKA Darnell J., Lodish H., and Baltimore D., 1990, Molecular Cell Biology, 2nd edition, Scientific American Book Inc., New York, p 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 Watson, J. D., et al., 1987, Molecular Biology of the Gene, 4th edition, The Benjamin/Cummings Publishing Company Inc., Menco Park, California Poedjiadi, Anna Dasar-dasar Biokimia.UI Press.Jakarta Stryer, L. 1988, Biochemistry, thrid edition. Stanford University, W.H. Freeman and Company, New York Wolf, L.S., 1993, Molecular and cellular Biology. California: Wardsworth Publishing Company D. L. Nelson and M. M. Cox. Lehninger Principles of Biochemistry. Worth Publishers, 3rd edition, 2000.