Asam nukleat: Pengertian, struktur, fungsi, komposisi, jenis, peranan

Asam nukleat adalah polimer besar yang dibentuk dengan mengulangi monomer yang disebut nukleotida, dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. Bentuk rantai panjang; beberapa molekul asam nukleat tumbuh dengan ukuran raksasa, dari jutaan nukleotida yang dirantai. Ada dua tipe dasar, DNA dan RNA.

Penemuan asam nukleat disebabkan oleh Johan Friedrich Miescher yang, pada tahun 1869, mengisolasi dari inti sel suatu zat asam yang disebut nuklein, sebuah nama yang kemudian diubah menjadi asam nukleat. Kemudian, pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick menemukan struktur DNA dari Foto 51, yang diambil oleh Rosalind Franklin menggunakan teknik difraksi sinar-X.

Asam nukleat adalah biomolekul yang membawa informasi genetik. Mereka memiliki polimer, struktur linier, yang monomernya adalah nukleotida. Tingkat polimerisasi bisa menjadi sangat tinggi, dengan molekul yang terdiri dari ratusan juta nukleotida dalam struktur kovalen tunggal.

Dengan cara yang sama bahwa protein adalah polimer linier aperiodik dari asam amino, asam nukleat adalah nukleotida. Aperiodisitas urutan nukleotida menyiratkan adanya informasi. Faktanya, kita tahu bahwa asam nukleat merupakan tempat penyimpanan informasi dari semua urutan asam amino dari semua protein sel.

Ada korelasi antara kedua sekuens, yang dinyatakan dengan mengatakan bahwa asam nukleat dan protein adalah kolinier; Deskripsi korelasi ini adalah apa yang kita sebut Kode Genetik, dibuat sedemikian rupa sehingga asam amino dalam protein sesuai dengan urutan tiga nukleotida dalam asam nukleat.

Sel adalah unit fungsional dari setiap organisme hidup. Instruksi yang diperlukan untuk mengarahkan aktivitas mereka terkandung dalam kromosom, yang dalam kasus eukariota terletak di inti sel dan dikenal sebagai informasi genetik secara keseluruhan.

Pengertian

Asam nukleat adalah bahan genetik organisme dan diperlukan untuk penyimpanan dan pengungkapan informasi genetik. Ada dua jenis asam nukleat yang berbeda secara kimia dan struktural: asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA); keduanya ditemukan di semua sel prokariotik, eukariotik dan virus.

DNA berfungsi sebagai gudang informasi genetik dan terletak di kromosom nukleus, mitokondria, dan kloroplas sel eukariotik. Dalam sel prokariotik, DNA ditemukan hanya pada kromosomnya dan, secara ekstrachromosomically, dalam bentuk plasmid. RNA terlibat dalam transfer informasi yang terkandung dalam DNA ke kompartemen seluler. Ini ditemukan dalam nukleus, sitoplasma, matriks mitokondria dan stroma kloroplas sel eukariotik dan dalam sitosol sel prokariotik.

Komposisi Asam Nukleat

Unit dasar asam nukleat adalah nukleotida, molekul organik yang terdiri dari tiga komponen:

  • Basa nitrogen, purin atau pirimidin.
  • Pentosa, ribosa atau deoksiribosa tergantung pada asam nukleat.
  • Gugus fosfat, yang menyebabkan muatan negatif asam nukleat dan memberi mereka karakteristik asam.

Basa nitrogen adalah molekul yang terbentuk dari atom karbon dan nitrogen yang menciptakan cincin heterosiklik. Dua jenis basa nitrogen diketahui: purin dan pirimidin. Purin terdiri dari dua cincin terkondensasi, sedangkan pirimidin dibentuk oleh cincin tunggal. Atom karbon dan nitrogen pada cincin diidentifikasi dengan bilangan alami: dari 1 hingga 6 untuk pirimidin dan dari 1 hingga 9 untuk purin.

Purin disintesis de novo di hati sebagai mononukleotida yang dihubungkan dengan molekul ribosa 5-fosfat; pirimidin melakukannya sebagai basa bebas dan kemudian mengikat ribosa 5-fosfat. Penting untuk menyebutkan bahwa penggantian asam nukleat menghasilkan pelepasan basa bebas, baik purin dan pirimidin; Basa-basa ini didaur ulang dan diikat ke pentosa dan gugus fosfat untuk menghasilkan nukleotida lagi.

Penemuan

Penemuan asam nukleat disebabkan oleh Meischer (1869), yang, bekerja dengan leukosit salmon dan spermatozoa, memperoleh zat yang kaya karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan persentase fosfor yang tinggi. Zat ini pada awalnya disebut nuklein, karena berada di dalam nukleus. Bertahun-tahun kemudian, nuklein ini terfragmentasi, dan komponen protik dan gugus prostetik dipisahkan, yang terakhir bersifat asam, disebut asam nukleat. Pada 1930-an, Kossel menemukan bahwa mereka memiliki struktur yang cukup kompleks. Pada tahun 1953, James Watson dan Francis Crick menemukan struktur tiga dimensi dari salah satu asam ini, khususnya asam deoksiribonukleat (DNA).

Jenis asam nukleat

Ada dua jenis asam nukleat: DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat), yang berbeda:

  • Karbohidrat (pentosa) mengandung: deoksiribosa dalam DNA dan ribosa dalam RNA;
  • Untuk basa nitrogen yang mengandung: adenin, guanin, sitosin dan timin, dalam DNA; adenin, guanin, sitosin, dan urasil, dalam RNA.
  • Dalam organisme eukariotik, struktur DNA adalah untai ganda, sedangkan struktur RNA adalah untai tunggal, meskipun dapat terjadi dalam bentuk yang diperluas, seperti mRNA, atau dalam bentuk terlipat, seperti tRNA dan rRNA.
  • Dalam massa molekul: DNA biasanya lebih besar dari RNA.

Struktur asam nukleat

Asam nukleat dihasilkan dari polimerisasi monomer kompleks yang disebut nukleotida. Nukleotida dibentuk oleh penyatuan gugus fosfat dengan 5 ′ karbon pentosa. Pada gilirannya, pentosa memiliki basa nitrogen yang melekat pada karbon 1 ‘.

Basa nitrogen adalah molekul siklik dan nitrogen juga berpartisipasi dalam komposisi cincin-cincin ini. Senyawa ini dapat dibentuk oleh satu atau dua cincin. Basa-basa yang dibentuk oleh dua cincin disebut basa puric (berasal dari purin). Di dalam gugus ini kita menemukan: Adenina (A), dan Guanina (G).

Jika mereka hanya memiliki satu siklus, mereka disebut basa pirimidin (berasal dari pirimidin), seperti Timin (T), Sitosin (C), Urasil (U).

Turunan ini purin dan pirimidin adalah basa yang paling sering ditemukan dalam asam nukleat.

Nukleosida dan nukleotida

Unit yang membentuk asam nukleat adalah nukleotida. Setiap nukleotida adalah molekul yang terdiri dari penyatuan tiga unit: monosakarida lima karbon (satu pentosa, ribosa dalam RNA dan deoksiribosa dalam DNA), basa nitrogen purin (adenin, guanin) atau pirimidin (sitosin, timin atau urasil) ) dan satu atau lebih gugus fosfat (asam fosfat). Basa nitrogen dan gugus fosfat terikat pada pentosa.

Persimpangan yang dibentuk oleh pentosa dan basa nitrogen disebut nukleosida. Ketika unit fosfat melekat pada karbon 5 ‘dari ribosa atau deoksiribosa dan fosfat tersebut berfungsi sebagai penghubung antara nukleotida, bergabung dengan karbon 3’ dari nukleotida berikutnya; Ini disebut nukleotida monofosfat (seperti AMP) ketika hanya ada satu gugus fosfat, nukleotida difosfat (seperti ADP) jika membawa dua dan nukleotida trifosfat (seperti ATP) jika membawa tiga.

Daftar basa nitrogen

Basa nitrogen yang dikenal adalah:

  • Adenin, hadir dalam DNA dan RNA
  • Guanin, hadir dalam DNA dan RNA
  • Sitosin, hadir dalam DNA dan RNA

Fungsi asam nukleat

Di antara fungsi utama asam-asam ini yang kami miliki:

  • Duplikasi DNA
  • Ekspresi pesan genetik:
  • Transkripsi DNA untuk membentuk mRNA dan lainnya
    Penerjemahan, dalam ribosom, dari pesan yang terkandung dalam mRNA menjadi protein.

Perbedaan antara DNA dan RNA

DNA dan RNA berbeda karena:

  • Berat molekul DNA umumnya lebih besar dari RNA
    Gula dalam RNA adalah ribosa, dan dalam DNA adalah deoksiribosa
  • RNA mengandung urasil basa nitrogen, sedangkan DNA memiliki timin
  • Konfigurasi spasial dari DNA adalah dari heliks ganda, sedangkan RNA adalah polinukleotida linier, yang kadang-kadang dapat menghadirkan pasangan intracatenary

Asam nukleat buatan

Ada, terlepas dari yang alami, beberapa asam nukleat tidak hadir di alam, disintesis di laboratorium.

Asam nukleat peptida, di mana kerangka ribosa fosfat (deoksi) telah digantikan oleh 2- (N-aminoetil) glisin, dihubungkan oleh ikatan peptida klasik. Basa purin dan pirimidin melekat pada kerangka oleh karbonil. Karena tidak memiliki kerangka bermuatan (ion fosfat membawa muatan negatif pada pH fisiologis dalam DNA / RNA), ia mengikat lebih kuat ke rantai komplementer dari DNA untai tunggal, karena tidak ada tolakan elektrostatik. Kekuatan interaksi tumbuh ketika ANP untai ganda terbentuk. Asam nukleat ini, yang tidak dikenali oleh beberapa enzim karena strukturnya yang berbeda, menolak aksi nuklease dan protease.

Morpholino dan asam nukleat tersumbat (LNA). Morpholino adalah turunan dari asam nukleat alami, dengan perbedaan bahwa ia menggunakan cincin morfolin alih-alih gula, mempertahankan ikatan fosfodiester dan basa nitrogen asam nukleat alami. Mereka digunakan untuk tujuan penelitian, umumnya dalam bentuk 25 oligomer nukleotida. Mereka digunakan untuk membuat genetika terbalik, karena mereka dapat mengikat pelengkap pra-mRNA, yang mencegah pemangkasan dan pemrosesan selanjutnya. Mereka juga memiliki penggunaan farmasi, dan dapat bertindak melawan bakteri dan virus atau untuk mengobati penyakit genetik dengan mencegah terjemahan mRNA tertentu.

Asam Nukleat Glikolat Ini adalah asam nukleat buatan di mana ribosa digantikan oleh gliserol, menjaga ikatan basa dan fosfodiester. Itu tidak ada di alam. Ini bisa menjadi pelengkap bagi DNA dan RNA, dan yang mengejutkan, ia melakukannya lebih stabil. Ini adalah bentuk asam nukleat yang paling sederhana secara kimia dan berspekulasi bahwa asam ini merupakan prekursor leluhur asam nukleat saat ini.

Asam nukleat Treosic. Ini berbeda dari asam nukleat alami dalam gula rangka, yang dalam hal ini luar biasa. Rantai hibrida ATN-DNA telah disintesis menggunakan DNA polimerase. Ini mengikat pelengkap RNA, dan bisa jadi pendahulu.

Peranan asam nukleat

Semua organisme memiliki biomolekul ini yang mengarahkan dan mengendalikan sintesis protein mereka, memberikan informasi yang menentukan spesifisitas dan karakteristik biologisnya, karena mengandung instruksi yang diperlukan untuk melakukan proses vital dan bertanggung jawab atas semua fungsi dasar dalam tubuh.

Tahapan Metamorfosis semut, kupu kupu dan katak
Contoh Ekologi: Tujuan, jenis, peranan, cabang
10 Ciri-ciri Nematoda yang penting berikut ini
Siklus hidup Bakteriofag: Pengertian, struktur, terapi