Asam Nukleat(Fungsi Asam Nukleat)Aulia Rahmi Harianti-1306370631-Urasil

AbstrakAsam nukleat merupakan polimer nukleotida yang berfungsi dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik. Asam nukleat terdapat pada semua sel hidup dan bertugas untuk menyimpan dan mentransfer genetik, kemudian menerjemahkan informasi ini secara tepat untuk mensintesis protein yang khas bagi masing-masing sel. Berdasarkan penyusun basa nya, asam nukleat terbagi menjadi 2 kategori besar, yaitu DNA atau deoxyribonucleic acid dan RNA atau ribonucleic acid. DNA terbagi juga menjadi 3 kategori berdasarkan stukturnya, yaitu DNA-A, DNA-B, dan DNA-Z. Selain stukturnya berbeda, masing-masing jenis DNA tersebut juga memiliki fungsinya masing-masing. Sedangkan, RNA terbagi menjadi RNA genetik dan non-genetik. RNA non-genetik terbagi menjadi banyak jenis RNA yang diklasifikasikan berdasarkan fungsinya. Dalam hal ini, ada 16 jenis RNA non-genetik yang akan dibahas, yaitu tRNA, mRNA, rRNA, miRNA, siRNA, snRNA, iRNA, gRNA, snoRNA, scaRNA, tmRNA

Kata Kunci: Asam nukleat, DNA, DNA-A, DNA-B, DNA-Z, RNA, RNA Genetik, RNA Non-genetik1. Asam Nukleat1.1 Pengertian dan Fungsi Asam NukleatAsam nukleat merupakan suatu polimer nukleotida yang berperan dalam penyimpanan serta pemindahan informasi genetik. Asam nukleat terdapat pada semua sel hidup dan bertugas untuk menyimpan dan mentransfer genetic, kemudian menerjemahkan informasi ini secara tepat untuk mensintesis protein yang khas bagi masing-masing sel.

1.2 Jenis Asam Nukleat

Gbr 1. Stuktur DNA (sumber: http://www.bio.miami.edu)Asam nukleat dikategorikan menjadi dua, menurut unit-unit pembangunnya. Jika unit pembangunnya deoksiribonukleotida, maka disebut asam deoksiribonukleotida (DNA atau deoxyribonucleic acid) dan jika terdiri dari unit-unit ribonukleaotida disebut asam ribonukleaotida (RNA atau ribonucleic acid).

2. DNA 2.1 Pengertian DNAAdalah akronim dari deoxyribose-nucleic acid. DNA adalah materi genetik yang diwarisi organisme dari induknya. Suatu molekul DNA sangat panjang dan umumnya terdiri atas ratusan atau bahkan ribuan gen. Ketika suatu sel bereproduksi sendiri dengan cara membelah, DNA-nya akan disalin dan gditeruskan dari satu generasii sel ke generasi sel berikutnya. Informasi yang terkode dalam struktur DNA memprogram semua aktivitas sel tersebut.

2.2 Fungsi Umum DNADNA memiliki berbagai fungsi, yaitu sebagai:a. pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya,b. mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung,c. melakukan sintesis protein,d. autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri (replikasi), dane. heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis senyawa lainBottom of FormAda 3 tipe DNA berdasarkan struktur basa nitrogennya:

2.3 Jenis dan Fungsi Spesifik DNABerdasarkan basa penyusunnya, DNA terbagi menjadi 3 yaitu,

Gbr 2. Tipe-tipe DNA(sumber: http://www.bio.miami.edu)

1. DNA-BMerupakan tipe helix yang berpilin ke kanan, dimana pilinannya berlekuk setiap 3,4 nm dan jarak antar pasangan basa adalah 0,34 nm. Jadi, terdapat sekitar 10 pasang basa nitrogen per lekukan. Tipe DNA ini adalah tipe DNA normal.DNA-B berfungsi sebagai pembukaDNAberuntaiganda untukreplikasi (menggunakan DNA B helicase), pasangan pada hidrolisisATP, pengikat untaitertinggal (lagging strand) secara terus-menerus, dankunciuntuk memulaireplikasiDNA

2. DNA-AMerupakan tipe helix yang berpilin ke kanan, dimana pilinannya berlekuk setiap 2,3 nm. Sehingga, terdapat sekitar 11 pasang basa nitrogen per lekukan. Tipe DNA ini adalah tipe DNA yang berubah dari tipe DNA-B karena terkontaminasi larutan dengan konsentrasi garam yang tinggi atau penambahan alkohol.

3. DNA-ZMerupakan tipe helix yang berpilin ke kiri, dimana pilinannya berlekuk setiap 4,6 nm berbentuk zigzag. Sehingga, terdapat sekitar 12 pasang basa nitrogen per lekukan. Tipe DNA ini adalah tipe DNA yang berubah dari tipe DNA-B karena pasangan basa G-Cnya terkontaminasi larutan dengan konsentrasi garam yang tinggi atau penambahan alkohol.DNA-Z berfungsi dalam regulator pada ekspresi gen, pengolahan dan / atau ketidakstabilan DNA

3. RNA3.1 Pengertian RNA RNA adalah akronim dari ribose-nucleic acid. Asam ribonukleat (RNA) merupakan polimer ribonukleotida purin dan pirimidin yang dihubungkan menjadi satu lewat jembatan 3,5-fosfodiester yang sama seperti di dalam DNA. Meskipun mempunyai banyak sifat yang sama seperti yang dimiliki DNA, RNA memperlihatkan beberapa perbedaan yang khas:a) Dalam RNA, gula tempat melekatnya fosfat dan basa purin serta pirimidin adalah ribosa dan bukan 2-deoksiri-bosa seperti halnya DNAb) Komponen pirimidin RNA berbeda dengan komponen pirmidin DNAc) RNA terdapat sebagai seutas benang tunggal, sedangkan DNA sebagai molekul heliks berbenanggandad) RNA dapat dihidrolisis oleh alkali

Gbr 3. Perbedaan struktur RNA dan DNA(sumber: http://www.the-schratt-lab.de)

3.2 Fungsi Umum RNARNA memiliki fungsi utama yaitu pembentukan protein dan sintesis. RNA juga memainkan peran penting dalam ekspresi gen dan katalisis kimia dari kedua pembentukan ikatan peptida dan molekul RNA lainnya

3.3 Jenis dan Fungsi Spesifik RNARNA dibedakan menjadi dua kelompok yaitu RNA genetik dan non genetik.A. RNA genetikRNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yakni merupakan molekul genetik yang secara keseluruhan bertanggung jawab dalam membawa segala materi genetis, seperti yang dimiliki oleh DNA. Dengan kata lain, RNA ini berfungsi sebagai DNA. RNA genetik ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup tertentu yang tidak memiliki DNA, seperti pada beberapa jenis virus (Lehninger,1994). misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel.B. RNA nongenetik RNA nongenetik merupakan RNA yang tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik, sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA. Pada makhluk hidup kelompok ini, di dalam selnya terdapat DNA dan RNA (Lehninger,1994).

Berdasarkan fungsinya, RNA non-genetik dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu:1. Transfer RNA (tRNA)

Gbr 4. Transport RNA(sumber:http://www2.estrellamountain.edu.com)

RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. tRNA merupakan RNA terpendek dan bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA. tRNA memiliki proporsi nukleosida yang lebih relatif tinggi.Transfer RNA (transfer-Ribonucleic acid) atau asam ribonukleat transfer berfungsi sebagai molekul yang menginterpretasikan pesan genetik berupa serangkaian kodon di sepanjang molekul mRNA dengan cara mentransfer asam-asam amino ke ribosom dalam proses translasi.

2. Ribosomal RNA(rRNA)rRNA terdapat dalam ribosom yang mengandung protein yang massanya kurang lebih sama. Molekulnya berupa pita tunggal, tak bercabang, dan fleksibel. rRNA meliputi sekitar 80 persen total RNA dalam sel dan pada sel-sel yang tidak mempunyai inti sejati. RNA ribosom (rRNA) bergabung dengan satu set protein untuk membentuk ribosom. RNA ini memiliki struktur yang kompleks, yang secara fisik bergerak sepanjang molekul mRNA, mengkatalisasi perakitan asam amino menjadi rantai protein. rRNA juga mengikat tRNA dan berbagai molekul yang diperlukan untuk sintesis protein. Ribosom terdiri dari subunit besar dan kecil, masing-masing berisi rRNA molekul sendiri atau beberapa jenis molekul.RNA ini terdiri atas beberapa tipe rRNA yaitu 23S rRNA, 16S rRNA, dan 5S rRNA.

Gbr 5. Ribosomal RNA(sumber: http://www.nature.com/nrm/journal/v2/n7/images/nrm0701_514a_i2.gif)

Gbr 6. rRNA dalam pembentukan ribosom(sumber: http://virtuallaboratory.colorado.edu)

3. Messenger RNA(mRNA)

Gbr 7. Messenger RNA(sumber: https://www2.chemistry.msu.edu)

RNA jenis ini merupakan polinukleotida berbentuk pita tunggal linier dan disintesis oleh DNA di dalam nukleus. mRNA berupa rantai tunggal yang relatif panjang. mRNA bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Setiap molekul membawa salinan urutan DNA, yang ditranslasikan dalam sitoplasma menjadi satu rantai polipeptida atau lebih.Adapun fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma. mRNA ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma.4. Micro RNA (miRNA)

Gbr 8. miRNA dalam membantu kerja mRNA(sumber: http://www.the-schratt-lab.de)

MicroRNA merupakan jenis RNA non-coding yang baru ditemukan yang memainkan peran kunci dalam regulasi ekspresi gen.MicroRNAdewasamemiliki struktur rantai yang pendek, molekul RNA untai tunggal yang memiliki panjang sekitar 22 nukleotida. MicroRNA terkadang dikodekan oleh beberapa lokus.

Fungsi miRNA ini diantaranya: Melengkapi satu atau lebih messenger RNA (mRNA) pada tahap transkripsi. Menyempurnakan ekspresi sebanyak 30% dari semua protein-encoding gen mamalia pada fase paska transkripsi. Terlibat dalam berbagai proses biologis seperti mengontrol sel siklus, apoptosis dan beberapa proses perkembangan dan fisiologis termasuk diferensiasi sel puncak (stem cell), hematopoiesis, hipoksia, jantung dan otot rangka pengembangan, neurogenesis, sekresi insulin, metabolisme kolesterol, penuaan, respon imun dan replikasi virus. Memainkan peran kunci dalam diferensiasi dan pemeliharaan identitas jaringan.

5. Small Interfering/ Short Interfering/ Silencing RNA (siRNA)siRNA adalah jenis RNA interference (RNAi) yang paling umum digunakan sebagai alat untuk mendorong short-term silencing pada pengodean gen protein. siRNA memainkan banyak peran, tetapi yang paling penting adalah dalam jalur interferensi RNA (RNAi), di mana RNA ini mengganggu ekspresi gen tertentu dengan urutan nukleotida komplementer. Fungsi siRNA adalah dengan menghancurkan mRNA setelah transkripsi, sehingga tidak ada translasi. siRNA juga bertindak dalam jalur RNAi lainnya yang terkait, misalnya, sebagai mekanisme antivirus atau dalam membentuk struktur kromatin dari genom.

Gbr 9. Stuktur umum dari siRNA(sumber: http://dharmacon.gelifesciences.com)

Dua strand RNA yang membentuk dupleks dengan komposisi 20-25 pasangan basa nitrogendengan 3 'dinukleotida menggantung pada setiap helai. Antisense strand merupakan komplemen dari target mRNA yang dimaksudkan.

6. Small Nuclear RNA (snRNA)

Gbr 10. snRNA dalam proses splicing(sumber: http://homepages.strath.ac.uk)

snRNA adalah salah satu dari banyak spesies RNA kecil yang terbatas pada inti; beberapa snRNA terlibat dalam splicing atau reaksi pengolahan RNA lainnya. Beberapa Small Nuclear RNA (snRNAs) sel eukariotik yang terlibat dalam pematangan transkrip primer messenger RNA (mRNA). SnRNA tertentu juga terlibat dalam pembentukan spliceosome, struktur besar dari ribonucleoprotein di mana splicing (penyambungan) pra-mRNA terjadi.

7. Interference RNA (iRNA)Merupakan potongan gen dengan panjang 21-23 nukleotida yang berasal dari dsRNA. Rantai ganda 21 nt terdiri dari 19 pasangan basa dan 2 nt belalai 3. RNAi terdiri dari 2 jenis RNA yaitu microRNA (miRNA) dan small interfering (siRNA). RNAi memiliki peran untuk penghambatan aktivitas atau ekspresi dari suatu gen tertentu. Ditemukan oleh Andrew Z. Fire (Stanford University) dan Craig C. Mello (University of Massachusetts). Diteliti menggunakan cacing (C. elegans) dan lalat buah (D. melanogaster).

Gbr 11. iRNA dalam pembelahan mRNA(sumber:http://www.scbt.com)

8. Guide RNA (gRNA)Merupakan RNA yang memandu penyisipan atau penghapusan residu uridin menjadi mRNA mitokondria di kinetoplastida protista dalam proses yang dikenal sebagai editingmRNA. Editing mRNA diperlukan untuk pematangan dan memfungsikan 12 dari 18 protein yang mengode mitokondria. Jadi, gRNA khususnya adalah konstituen penting pada siklus hidup Trypanasoma.

Gbr 12. gRNA dalam RNA editing

9. Small Nucleolar RNA (snoRNA)

Gbr 13. Tipe dari snoRNA(sumber: http://biochem.ncsu.edu)

snoRNA dinamakan sebagai Small Nucleolar RNA karena tempat dari sub selnya berada di dalam nukleolus. Jenis RNA ini ditemukan untuk berperan penting dalam modifikasi dan proses pada rRNA, tRNA, snRNA, dan bahkan mRNA. Selain itu, snoRNA juga memiliki peran penting dalam biosintesis ribosom. snoRNA menggunakan urutan komplemennya, basa dari snoRNA berpasangan dengan rRNA untuk memandu pelipatan (folding), modifikasi site-spesific dari nukleotida, dan pembelahan dari prekusor ribosom RNA.snoRNA ini terbagi enjadi 2 kategori berdasarkan perbedaan urutan dan bentuk stuktur sekunderya, yaitu box C/D snoRNA dan box H/ACA snoRNA. Box C/D snoRNA berfungsi sebagai pemandu 20-O-ribosa metilasi dan box H/ACA snoRNA berfungsi untuk memandu pseudoridilasi

10. Cajal body-specific RNA (scaRNA)

Gbr 14. Cajal bodies pada nukleolus(sumber: http://mol-biol4masters.masters.grkraj.org) Penamaan dari scaRNA berasal dari tempat sub sel dari scaRNA itu sendiri, yaitu pada Cajal bodies (yaitu sebuah organel subinti yang berada pada nukleoplasma). ScaRNA memiliki berbagai motif urutan dari box C/D snoRNA dan box H/ACA snoRNA, namun fungsi utama daari scaRNA adalah pemandu dalam modifikasi snRNA yang disalin oleh RNA polimerase II. Selain itu, fungsi dari scaRNA adalah untuk mengarahkan modifikasi rRNA dalam nukleolus

11. Transfer messenger RNA (tmRNA)Transfer-mRNA (tmRNA) ditemukan di banyak bakteri dan plastida. RNA tipe ini akan mengikat protein yang dikodekan oleh mRNA yang kekurangan kodon berhenti (stop codon) untuk degradasi dan mencegah ribosom terulur-ulur. Dalam trans-translasi, tmRNA dan protein terkait mengikat ribosom bakteri yang berhenti di tengah biosintesis protein, misalnya ketika mencapai ujung RNA yang telah kehilangan kodon berhenti (stop codon)nya

Gbr 15. Proses tmRNA dalam mengikat ribosom bakteri yang berhenti di tengah biosintesis protein(sumber: http://mol-biol4masters.masters.grkraj.org)

Summary

Berdasarkan pembahasan diatas, dapat diketahui bahwa DNA berfungsi sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel. Sedangkan RNA dominan berfungsi untuk membantu jalannya proses sintesis protein, walaupun RNA genetik juga berfungsi sebagai materi genetik dan pengatur aktivitas sel. RNA non-genetik bermacam-macam jenisnya, dimana masing-masingnya memiliki fungsi yang berbeda-beda.Berikut adalah beberapa jenis dan fungsi dari RNA non-genetik, yaitutRNA: membawa antikodon dalam proses translasi,mRNA: membawa kode genetic DNA ke ribosom untuk proses translasi,rRNA: mengkatalis perakitan asam amino menjadi rantai protein, miRNA: melengkapi mRNA pada tahap transkripsi, siRNA: memecahkan mRNA setelah transkripsi, hsnRNA: terlibat dalam persiapan proses splicing (proses pemutusan dan penyambungan RNA), iRNA: penghambatan aktivitas atau ekspresi dari suatu gen tertentu, gRNA: memandu penyisipan atau penghapusan residu uridin menjadi mRNA mitokondriasnoRNA : berperas modifikasi dan proses pada rRNA, tRNA, snRNA, dan bahkan mRNA,scaRNA : pemandu dalam modifikasi snRNA,tmRNA : mengikat ribosom bakteri yang berhenti di tengah biosintesis protein karena stop kodon pada ujung RNA yang hilang

Daftar Pustaka

Anonim. http://www.exiqon.com/what-are-microRNAs. What are microRNAs?Fass, D., Bogden, C. E., Berger, J. M.: Crystal Structure of the N-Terminal Domain of the Dna B Hexameric Helicase Structure (London) 7 pp. 691 (1999). Kornberg, A and Baker, T. (1992) DNA Replication. (Ed. 2). Pp. 283.LeBowitz, J and McMacken, R. (1986) The Journal of Biological Chemistry. 261, pp.4738-4748.Reynolds, A., et al., Rational siRNA design for RNA interference. Nature Biotechnology, 2004. 22(3): p. 326-330.Snustad and Simmons. (2000) Principles of Genetics. Pg 255-280Weaver, R. F. (1999) Molecular Biology. Pp. 668- 669. Xie, Jun and Ming Zhang dkk. (2006). Nucleic Acids Research Advance Access. Sno/scaRNAbase: a curated database for small nucleolar RNAs and cajal body-specific RNAs.(00). 1-2