Asam nukleat merupakan makromolekul terpenting yang membawa “blueprint” seluruh makhluk hidup. Terdapat dua jenis asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Kedua asam nukelat ini memainkan peran sentral dalam operasi genetik semua organisme.
DNA adalah materi genetik utama pada sel prokariotik dan eukariotik. Pada eukariot, DNA terdapat pada nukleus serta di beberapa organel seperti kloroplas dan mitokondria. Sedangkan pada prokaryot, DNA hanya ditemukan pada nucleus yang tidak terbungkus oleh “nuclear envelope”. Keseluruhan set DNA dalam suatu sel disebut genome, dan studi tentang genome dikenal sebagai genomic. Pada sel eukariotik, DNA membentuk kompleks dengan protein histon untuk membentuk kromatin, substansi pembentuk kromosom. DNA mengkode pembentukan protein atau RNA dan mengatur aktivitas sel dengan mengendalikan ekspresi gen, baik dengan mengaktifkan maupun menonaktifkan gen tersebut.
RNA, jenis asam nukleat utama kedua, memainkan peran penting dalam sintesis protein. Terdapat 3 jenis RNA yang saling bersinergis, yang pertama adalah messenger RNA (mRNA). mRNA adalah hasil transkripsi dari DNA yang bertugas untuk membawa kode genetik dari nucleus menuju ribosom. Oleh karena itu, studi tentang RNA disebut transcriptomic. Kedua, yaitu ribosomal RNA (rRNA) yang merupakan tempat terjadinya translasi atau sintesis protein. Dan yang ketiga adalah tRNA yang merupakan anti-kodon dan membawa asam amino yang merupakan building block dari protein.
DNA maupun RNA terdiri dari unit penyusun yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen: basa nitrogen, gula pentosa (gula dengan lima karbon), dan gugus fosfat. Nukleotida-nukleotida ini saling terhubung untuk membentuk rantai panjang, menciptakan struktur polinukleotida dari DNA dan RNA.
Basa nitrogen adalah molekul organic yang merupakan komponen penting dari nukleotida, Sesuai namanya, basa nitrogen mengandung karbon dan nitrogen. Disebut basa karena memiliki gugus amino yang dapat mengikat hidrogen tambahan, sehingga menurunkan konsentrasi ion hidrogen di lingkungan dan menjadikannya lebih basa. Setiap nukleotida dalam DNA mengandung salah satu dari empat basa nitrogen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), dan thymine (T). Sedangkan RNA tidak mengandung thymine (T) tetapi mengandung Uracil (U) sebagai gantinya. Adenine dan guanine digolongkan sebagai purin, yang memiliki dua cincin karbon-nitrogen sebagai struktur utamanya. Sementara itu, cytosine, thymine, dan uracil digolongkan sebagai pirimidin, yang memiliki satu cincin karbon-nitrogen sebagai struktur utamanya.Masing-masing cincin dasar karbon-nitrogen ini memiliki gugus fungsional yang berbeda yang melekat padanya. Umumnya, basa nitrogen ini disingkat dengan simbol A, T, G, C, dan U. DNA mengandung A, T, G, dan C, sedangkan RNA mengandung A, U, G, dan C.
Gula pentosa dalam DNA adalah deoksiribosa, sedangkan dalam RNA adalah ribosa. Perbedaan antara kedua gula ini adalah adanya gugus hidroksil pada karbon kedua ribosa dan hidrogen pada karbon kedua deoksiribosa (sehingga deoksiribosa “kehilangan” satu gugus -OH). Atom karbon dalam molekul gula ini diberi nomor sebagai 1′, 2′, 3′, 4′, dan 5′ (” ′ ” dibaca “prime”).
Gugus fosfat terhubung dengan gugus hidroksil pada karbon 5′ dari satu gula dan dengan gugus hidroksil pada karbon 3′ dari gula nukleotida berikutnya, membentuk ikatan fosfodiester 5′–3′. Ikatan ini tidak terbentuk melalui reaksi dehidrasi sederhana seperti ikatan pada makromolekul lainnya; sebaliknya, pembentukannya memerlukan penghilangan dua gugus fosfat. Rantai polinukleotida dapat mengandung ribuan ikatan fosfodiester ini.
Struktur DNA
Struktur double helix DNA diusulkan oleh Watson dan Crick pada tahun 1940-an, awal 1950-an. Usulan ini didasarkan pada Chargaff’s Rules yang mana jumlah adenin (A) selalu sama dengan jumlah timin (T), dan jumlah guanin (G) selalu sama dengan jumlah sitosin (C). Hal ini menunjukkan bahwa nukleotida, melalui cara yang spesifik, saling berpasangan dalam molekul DNA.
Chargaff’s Rules sangat penting dalam membantu Watson dan Crick mengusulkan struktur heliks ganda DNA. Dalam model ini, A berpasangan dengan T dan G berpasangan dengan C, membentuk “anak tangga” heliks dari DNA. Pasangan basa ini diikat oleh ikatan hidrogen, yang memastikan bahwa struktur tersebut stabil dan konsisten. Pasangan basa ini juga menjelaskan bagaimana DNA dapat mereplikasi dirinya dengan akurat, karena setiap untai dari heliks ganda dapat berfungsi sebagai template untuk pembentukan untai komplementer yang baru. Model heliks ganda ini, kemudian dikonfirmasi melalui eksperimen lebih lanjut dan menjadi salah satu penemuan paling signifikan dalam biologi, sebagai dasar bagi genetika modern.
Source: BIOL3300 Genetics by LibreTexts (https://bio.libretexts.org/Courses/University_of_Arkansas_Little_Rock/Genetics_BIOL3300_(Fall_2023)/Genetics_Textbook)
Leave a Reply