Struktur Molekul DNA dan RNA

Struktur DNA ( deoxyribonucleic acid ) -




Struktur DNA terdiri atas senyawa fosfat, gula pentosa dan basa nitrogen. Sebelum membahasa struktur DNA ada baiknya kita simak dahulu penemu DNA itu sendiri.
1. Penemu DNA
Apabila kita ibaratkan suatu tubuh, maka DNA diibaratkan sebagai otak yang dapat mengatur segala proses di dalam tubuh. Di samping itu, DNA juga mempunyai peran penting dalam pewarisan sifat. DNA merupakan suatu senyawa kimia yang penting pada makhluk hidup. Tugas utamanya membawa materi genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya. DNA juga merupakan senyawa polinukleotida yang membawa sifat-sifat keturunan yang khas pada kromosom.
DNA pertama kali ditemukan oleh F. Miescher (1869) dari sel spermatozoa dan sel eritrosit burung, selanjutnya dinamakan sebagai nuklein. Penemuan lain dilakukan oleh Fischer (1880), yaitu tentang adanya zat pirimidin (yang berupa Sitosin dan Timin) dan dua purin (Adenin dan guanin). Setelah penemuan tersebut, dilengkapi pula dengan penemuan Levine (1910) tentang gula 5 karbon ribosa, gula deoksiribosa, dan asam fosfat dalam inti. Keberadaan DNA tersebut sebagian besar di dalam nukleus (inti sel). Tetapi ada juga yang terdapat pada mitokondria.
2. Struktur DNA
Molekul DNA memiliki susunan kimia yang sangat kompleks dan rantai nukleotida yang panjang. DNA merupakan rangkaian nukleotida dan setiap nukleotida tersusun dari substansi dasar seperti berikut.
a. Senyawa Fosfat
Senyawa fosfat berfungsi untuk mengikat molekul gula satu dengan gula yang lain.
b. Gula Pentosa (deoksiribosa)
Gula pentosa membentuk rangkaian gula fosfat yang merupakan tulang punggung atau kekuatan dari struktur double helix DNA.
c. Basa nitrogen
Basa nitrogen ini terikat pada setiap molekul gula. Basa nitrogen dibedakan menjadi dua.
1) Basa Purin
Basa purin dengan struktur cincin ganda yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) seperti terlihat pada Gambar 3.9!

Gambar 3.9 Rumus bangun purin

2) Basa pirimidin
Basa pirimidin dengan struktur cincin tunggal yaitu Timin (T) dan Sitosin (S) seperti terlihat pada Gambar 3.10!

Gambar 3.10 Rumus bangun pirimidin

Basa nitrogen yang terdiri atas purin (Adenin dan Guanin) dan pirimidin (Sitosin dan Timin) akan membentuk rangkaian senyawa kimia dengan gula pentosa, membentuk nukleosida. Nukleosida bersenyawa dengan gugus fosfat membentuk nukleotida, yang mempunyai bentuk rantai panjang. Untuk lebih jelasnya, lihatlah gambar 3.11. Nukleotida inilah yang akan menyusun molekul DNA. Satu molekul DNA terdiri atas ratusan atau ribuan nukleotida. Nukleotida-nukleotida tersebut membentuk rantai panjang yang disebut polinukleotida. Antara rantai polinukleotida satu dengan yang lainnya saling berhubungan pada bagian basa nitrogen.

Gambar 3.11 Nukleotida

Coba Anda bayangkan, molekul DNA yang mikroskopis selalu membawa ribuan nukleotida. Hal ini merupakan struktur yang sangat rumit sekali. Agar lebih jelas dengan struktur DNA, dapat Anda lihat pada Gambar 3.12! Jika diamati, bentuk struktur dari molekul DNA tersebut, sebenarnya merupakan struktur DNA double helix (tangga tali berpilin), seperti terlihat pada Gambar 3.13!

Gambar 3.12 Struktur DNA

Model struktur DNA tersebut ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick pada tahun 1953. Model struktur DNA ini kemudian disebut dengan model DNA Watson-Crick (lihat Gambar 3.13).

Gambar 3.13 Struktur double helix

Coba Anda perhatikan bentuk tangga tersebut! Bagian ibu tangga tersusun dari deretan gugusan gula pentosa dan asam fosfat, sedangkan bagian anak tangga tersusun dari dua basa nitrogen yang berpasangan antara purin dengan pirimidin, dengan pasangan yang mungkin terjadi yaitu Adenin dengan Timin, sedangkan Guanin dengan Sitosin. Antara dua basa nitrogen yang berpasangan yaitu antara Adenin dengan Timin, antara Guanin dengan Sitosin dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen merupakan jenis ikatan yang lemah, tetapi karena hal inilah justru akan membantu dalam proses pembelahan dan sintesis protein. Ikatan hidrogen itu dapat dilihat pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Diagram ikatan hidrogen

Struktur Molekul DNA dan RNA

Melalui penelitian lebih lanjut, diketahui bahwa asam nukleat tersusun atas nukleotida-nukleotida sehingga senyawa ini merupakan suatu polinukleotida. Sebuah nukleotida terdiri atas nukleosida dan fosfat 

( PO^-₄ ). Sedang nukleosida terdiri  dari sebuah gula pentosa dan sebuah basa nitrogen ( basa N ) berupa purin atau pirimidin.

DNA ( deoxyribonucleic Acid ) atau Asam Deoksiribonukleat ( ADN )  merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3 macam molekul, yaitu : gula pentosa ( berupa gula Deoksirobosa ), fosfat (PO^-₄  ) dan basa nitrogen terdiri dari : basa purin : guanine ( G ) atau adenine ( A ) dan basa pirimidin : timin ( T ) atau sitosin ( S ).

James Watson dan Francis Crick, mengemukakan suatu model DNA yang terkenal dengan nama doble helix ( tangga tali terpilin ganda ) sangat panjang, dimana gula dan fosfat sebagai induk ( ibu tangga ) dan basa nitrogen dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga. Guanin ( G ) dengan sitosin ( C ) dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H ( hydrogen ). Timin ( T ) dengan Adenin ( A ) dihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H.

Sebagai penentu hereditas DNA mempunyai kemampuan membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal. Kemampuan seperti ini disebut replikasi. Selain itu DNA juga memiliki kemampuan membentuk molekul kimia lainnya, seperti protein melalui sintesis protein.

            Struktur kimia RNA ( Ribonucleic  Acid ) seperti halnya DNA, yaitu tersusun atas polinukleotida yang terdiri atas asam nukleat. Di mana asam nukleat merupakan bentuk polimerisasi dari gula pentosa, basa Nitrogen dan fosfat. Rantai polinukleotida RNA bersifat tunggal dan pendek. Gula pentosanya berupa ribose dan tidak mempunyai basa nitrogen timin, melainkan urasil.

Menurut peranan dan tempat terdapatnya, ada beberapa macam RNA, antara lain :

1. RNA duta, disebut juga mRNA ( messenger RNA ) dibentuk DNA di dalam nucleus, berperan membawa kode genetika dari DNA.
2. RNA ribosom, disebut juga rRNA ( ribosome RNA ) dibentuk oleh DNA, banyak terdapat di dalam ribosom, berperan dalam menerima kode genetic yang dibawa RNA duta
3. RNA transfer , disebut juga  tRNA dibentuk oleh DNA, berada di dalam sitoplasma, berperan mengikat asam amino