REAKSI REAKSI NUKLEOTIDA

Apa Itu Nukleotida?

Nukleotida merupakan sebuah molekul yang tersusun atas gugus basa heterosiklik, satu atau lebih gugus fosfat dan gula. Basa penyusun nukleotida ini biasanya adalah sebuah purina atau pirimidina sementara untuk gulanya adalah pentosa (ribosa), yang mana baik berupa deoksiribosa maupun berupa ribosa. Nukleotida adalah molekul yang membentuk bagian penting dari RNA dan DNA, membuat mereka penting bagi setiap organisme di Bumi. Molekul-molekul khusus juga terlibat dalam reaksi enzim dalam tubuh, produksi energi kimia, dan sel sinyal. Sejumlah peneliti bekerja dengan nukleotida, mengidentifikasi berbagai jenis dan fungsi mereka, dan mempelajari struktur kimianya.

Tiga molekul terpisah datang bersama-sama untuk membuat nukleotida. Yang pertama adalah basa yang dapat menjadi purin atau senyawa pirimidin. Basa menempel pada gula pentosa, gula yang memiliki lima atom karbon, untuk membuat sebuah nukleosida. Nukleosida pada gilirannya bergabung dengan kelompok fosfat, menciptakan nukleotida. Dalam kasus RNA, gula adalah gula ribosa, menciptakan ribonukleotida, dan dalam DNA, gula adalah gula deoksiribosa, menciptakan sebuah deoksribonukleotida.

Ketika nukleotida saling terhubung, mereka membentuk asam nukleat, polimer. Dalam DNA dan RNA, ikatan kimia menciptakan rantai panjang asam nukleat yang tergabung dalam bentuk tangga seperti yang terkenal. Struktur kimia dari masing-masing menentukan nukleotida yang nukleotida itu dapat mengikat seluruh tangga, suatu sifat penting yang menentukan bagaimana DNA dan RNA dapat dirakit. Setiap set nukleotida yang membentuk sebuah anak tangga di tangga dikenal sebagai pasangan basa, dan organisme individu dapat memiliki miliaran pasangan basa dalam kode genetik.

RNA (Asam Ribonukleat) 

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain. Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya.

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 (Poedjiati, 2006: 138). 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.

DNA (Asam Deoksiribonukleat)

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid), adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

struktur DNA adalah heliks ganda antiparalel yang tersusun atas dua utas polinukleotida yang saling terhubung oleh ikatan hidrogen yang lemah. Ikatan hidrogen tersebut terbentuk antara dua basa nitrogen, purin dan pirimidin, yang saling berpasangan. Adenin (basa purin) berpasangan dengan Timin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap dua, sementara Guanin (basa purin) berpasangan dengan Sitosin (basa pirimidin) yang terhubung dengan ikatan rangkap tiga. Nah, berikut ini struktur molekul dari Adenin dan Guanin, serta Timin dan Sitosin:

Basa nitrogen tersebut terhubung ke suatu gula deoksiribosa pada rantai punggung DNA. Gula deoksiribosa merupakan modifikasi dari gula ribosa, yiatu gula dengan 5 atom karbon, dimana pada atom karbon nomor 2 kehilangan atom oksigennya. Oleh karena itu, gula tersebut dinamakan de-oksi yang berarti kehilangan oksigen. Berikut ini struktur gula deoksiribosa yang terdapat pada struktur molekul dna:

Pada rantai pungung DNA (DNA backbone), gula deoksiribosa kemudian terhubung dengan suatu gugus fosfat, tepatnya pada atom karbon nomor 5 dari gula deoksiribosa, seperti pada gambar di bawah ini:

Ketiga komponen tersebut, yaitu basa nitrogen, gula deoksiribosa dan gugus fosfat membentuk suatu molekul yang kemudian disebut dengan Nukleotida. Selain nukleotida, kita juga mengenal adanya istilah nukleosida, nah letak perbedaan nukleosida dan nukleotida adalah pada ada atau tidaknya gugus fosfatnya. Jika gugus fosfat dihilangkan, maka disebut dengan nukleosida. Jadi, nukleotida adalah gabunganantara nukleosida ditambah gugus fosfat. Gabungan dari berbagai nukleotida akan membentuk suatu polimer yang disebut dengan polinukleotida. Berikut ini struktur Nukleotida dan Polinukleotida pada struktur dna:

Polimer tersebut terbentuk akibat ikatan yang terjadi antara gugus fosfat pada satu nukleotida dengan gula deoksiribosa pada nukleotida terdekatnya. Ikatan tersebut tepatnya terjadi antara gugus fosfat dengan atom karbon nomor 3 pada gula deoksiribosa. Ikatan itu disebut dengan ikatan fosfodiester.

Ikatan fosfodiester

Selain ikatan glikosidik yang menghubungkan gula pentosa dengan basa N, pada asam nukleat terdapat pula ikatan kovalen melalui gugus fosfat yang menghubungkan antara gugus hidroksil (OH) pada posisi 5’ gula pentosa dan gugus hidroksil pada posisi 3’ gula pentosa nukleotida berikutnya. Ikatan ini dinamakan ikatan fosfodiester karena secara kimia gugus fosfat berada dalam bentuk diester.

Oleh karena ikatan fosfodiester menghubungkan gula pada suatu nukleotida dengan gula pada nukleotida berikutnya, maka ikatan ini sekaligus menghubungkan kedua nukleotida yang berurutan tersebut. Dengan demikian, akan terbentuk suatu rantai polinukleotida yang masing-masing nukleotidanya satu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Kecuali yang berbentuk sirkuler, seperti halnya pada kromosom dan plasmid bakteri, rantai polinukleotida memiliki dua ujung. Salah satu ujungnya berupa gugus fosfat yang terikat pada posisi 5’ gula pentosa. Oleh karena itu, ujung ini dinamakan ujung P atau ujung 5’.  Ujung yang lainnya berupa gugus hidroksil yang terikat pada posisi 3’ gula pentosa sehingga ujung ini dinamakan ujung OH atau ujung 3’. Adanya ujung-ujung tersebut menjadikan rantai polinukleotida linier mempunyai arah tertentu.

 PERMASALAHAN

1. Bagaimana pengaruh substitusi basa nukleotida pada untai DNA?

2. Jelaskan mengapa struktur DNA double helix itu bersifat antipararel!

3. Jelaskan faktor-faktor yang dapat mempengaruhi reaksi-reaksi nukleotida ini!

4. jelaskan perbedaan yang mendasar dari reaksi antara  Nukleotida yang memiliki gugus gula deoksiribosa dengan Nukleotida yang memiliki gugus gula ribosa!