REAKSI SPESIFIK PADA NUKLEOTIDA

REAKSI SPESIFIK PADA ASAM NUKLEAT

Asam nukleat adalah biopolymer yang berbobot molekul tinggi dengan unit monomernya mononukleotida. 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. Asam nukleat, jika unit-unit pembangunnya deoksiribonukleotida , disebut asam deoksiribonukleotida (DNA) dan jika terdiri- dari unit-unit ribonukleaotida disebut asam ribonukleaotida (RNA).

Asam Nukleat juga merupakan senyawa majemuk yang dibuat dari banyak nukleotida. Bila nukleotida mengandung ribose, maka asam nukleat yang terjadi adalah RNA (Ribnucleic acid = asam ribonukleat) yang berguna dalam sintesis protein. Bila nukleotida mengandung deoksiribosa, maka asam nukleat yang terjadi adalah DNA (Deoxyribonucleic acid = asam deoksiribonukleat) yang merupakan bahan utama pementukan inti sel. Dalam asam nukleat terdapat 4 basa nitrogen yang berbeda yaitu 2 purin dan 2 primidin. Baik dalm RNA maupun DNA purin selalu adenine dan guanine. Dalam RNA primidin selalu sitosin dan urasil, dalam DNA pirimidin selalu sitosin dan timin.

Asam-asam nukleat terdapat pada jaringan tubuh sebagai nukleoprotein, yaitu gabungan antara asam nukleat dengan protein. Untuk memperoleh asam nukleat dari jaringan-jaringan tersebut, dapat dilakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih dahulu menggunakan larutan garam IM. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat diuraikan atau dipecah menjadi protein-protein dan asam nukleat dengan menambah asam-asam lemah atau alkali secara hati-hati, atau dengan menambah NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein. Cara lain untuk memisahkan asam nukleat dari protein ialah menggunakan enzim pemecah protein, misal tripsin. Ekstraksi terhadap jaringan-jaringan dengan asam triklorasetat, dapat pula memisahkan asam nukleat. Denaturasi protein dalam campuran dengan asam nukleat itu dapat pula menyebabkan terjadinya denaturasi asam nukleat itu sendiri. Oleh karena asam nukleat itu mengandung pentosa, maka bila dipanasi dengan asam sulfat akan terbentuk furfural. Furfural ini akan memberikan warna merah dengan anilina asetat atau warna kuning dengan p-bromfenilhidrazina. Apabila dipanasi dengan difenilamina dalam suasana asam, DNA akan memberikan warna biru. Pada dasarnya reaksi-reaksi warna untuk ribosa dan deoksiribosa dapat digunakan untuk keperluan identifikasi asam nukleat.

Asam nukleat dalam sel ada dua jenis yaitu DNA (deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA (ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat. Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat oleh protein dan bersifat basa. Misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon. Senyawa gabungan antara protein danasam nukleat disebut nucleoprotein. Molekul asam nukleat merupakan polimer sepertiprotein tetapi unit penyusunnya adalah nukleotida. Salah satu contoh nukleotida asam nukleat bebas adalah ATP yang berfungsi sebagai pembawa energy.

Molekul nukleotida terdiri atas nukleosida yang mengikat asam fosfat. Molekul nukleosida terdiri atas pentosa ( deoksiribosa atau ribose ) yang mengikat suatu basa (purin atau pirimidin). Jadi apabila suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna akan dihasilkan protein, asam fosfat, pentosa dan basa purin atau pirimidin. Rumus berikut ini akan memperjelas hasil hidrolisis suatu nukleoprotein.

Pentosa yang berasal dari DNA ialah deoksiribosa dan yang berasal dari RNA ialah ribose. Adapun basa purin dan basa pirimidin yang berasal dari DNA ialah adenin,sitosin dan timin. Dari RNA akan diperoleh adenin,guanin, sitosin dan urasil.Urasil terdapat dalam dua bentuk yaitu bentuk keto atau laktam dan bentuk enol atau laktim.

Pada PH cairan tubuh, terutama urasil terdapat dalam bentuk keto. Nukleosida terbentuk dari basapurin atau pirimidin dengan ribose atau deoksiribosa. Basa purin atau pirimidin terikat padapentosa oleh ikatan glikosidik,yaitu pada atom karbon nomor 1. Guanosin adalah suatu nukleosida yang terbentuk dari guanin dengan ribosa. Pada pengikatan glikosidik ini sebuah molekul air yang dihasilkan terjadi dari atom hidrogen pada atom N-9 dari basa purin dengan gugus OH pada atom C-1 dari pentosa. Untuk basa pirimidin,gugus OH pada atom C-1berikatan dengan atom H pada atom N-1

Pada umumnya nukleosida diberi nama sesuai dengan nama basa purin atau basa pirimidin yang membentuknya. Beberapa nukleosida berikut ini ialah yang membentuk dari basa purin atau dari basa pirimidin dengan ribosa ;

1.      Adenin nukleosida atau Adenosin

2.      Guanin nukleosida atau Guanosin

3.      Urasil nukleosida atau Uridin

4.      Timin nukleosida atau Timidin

5.      Sitosin nukleosida atau Sitidin

Apabila pentose yang diikat oleh deoksiribosa, maka nama nukleosida diberi tambahan deoksi di depanya. Sebagai contoh “deoksiadinosin,deoksisitidin” dan sebagainya. Disamping lima jenis basa purin atau basa pirimidin yang biasa terdapat pada asam nukleat, ada pula beberapa basa purin dan basa pirimidin lain yang membentuk nukleosida. Hipoksantin dengan ribosa akan membentuk hipoksantin nukleosida atau inosin. DNA pada bakteri ternyata mengandung hidroksimetilsitosin.

Demiki an pula tRNA (transfer RNA) mengandung derivat metal basa purin atau basapirimidin, misalnya 6-N-dimetiladenin atau 2-N dimetilguanin.

Dalam alam nukleosida terutama terdapat dalam bentuk ester fosfat yang disebut nukleotida. Nukleotida terdapat sebagai molekul bebas atau berikatan dengan sesama nukleotida membentuk asam nukleat.Dalam molekul nukleotida gugus fosfat terikat oleh pentosa pada atom C-5.

Beberapa nukleotida lain ialah sebagai berikut :

1.      Adenin nukleotida atau Adenosinmonofosfat (AMP)(asam adenilat)

2.      Guanin nukleotida atau Guanosinmonofosfat (GMP)(asam guanilat)

3.      Hipoksantin nukleosida atau Inosinmonofosfat (IMP)(asam inosinat)

4.      Urasil Nukleotida atau Uridinmonofosfat (UMP) (asam uridilat)

5.      Sitidin nukleotida atau Sitidinmonofosfat (SMP)(asam sitidilat)

6.      Timin nukleotida atau Timidinmonofosfat (TMP)(asam timidilat)

Pentosa yang terdapat dalam molekul nukleotida pada contoh diatas ialah ribosa. Apabila pentosanya deoksiribosa, maka ditambah deoksi di depan nama nukleotida tersebut misalnya deoksiadenosin-monofosfat atau disingkat dAMP.

Ada beberapa nukleotida yang mempunyai gugus fosfat lebih dari 1 misalnya adenosintrifosfat dan uridintrifosfat, kedua nukleotida ini mempunyai peranan penting dalam reaksi-reaksi kimia dalam tubuh.

Pada rumus molekul ATP dan UTP, ikatan antara gugus-gugus fosfat diberi tanda yang khas. Pada proses hidrolisis ATP akan melepaskan gugus fosfat dan terbentuk adenosindifosfat (ADP). Pada hidrolis ini ternyata dibebaskan energy yang cukup besar yaitu 7.000 kal/mol ATP. Oleh karena itu ikatan antara gugus fosfat dinamakan “ikatan berenergi tinggi” dan diberi tanda ~ . Dalam tubuh, ATP dan UTP berfungsi sebagai penyimpan energi yang diperoleh dari proses oksidasi senyawa-senyawa dalam makanan kita untuk kemudian dibebaskan apabila energi tersebut diperlukan.

Nukleotida penting dalam banyak hal, diantaranya :

1.      Sebagai sumber energi yang mendorong bermacam-macam reaksi (ATP), terlibat dalam sintesis protein dan beberapa reaksi (GTP). UTP untuk aktivasi glukosa dan galaktosa. CTP se- bagai sumber energi dalam metabolisme lipida.

2.      Merupakan bagian dari coenzim (AMP, NAD, KoA).

3.      Sebagai regulator dan “second messenger” (cAMP, cGMP)

4.      Sebagai penyusun RNA dan DNA.

Hal-hal lain yang juga perlu perhatian adalah, bahwa sintesis purin sangat terkoordinasi dibawah pengaturan yang ketat, sehingga kebutuhan terpenuhi pada saat yang tepat dan jumlah yang tepat pula.

Ada beberapa kelainan genetik metabolisme purin yang penting untuk diketahui, seperti gout, Lesch-Nyhan sindrom, defisiensi adenosin deaminase dan purin nukleosid fosforilase. Se- dangkan kelainan metabolisme pirimidin selain asiduria asam orotat tidak ada yang penting.

Selain itu perlu juga diingat bahwa :

1.     Semua sel dalam tubuh manusia dan mahluk hidup dapat mensintesa purin pirimidin dari senyawa amfibolik (amphibolic intermidiates).

2.     Asam nukleat yang berasal dari makanan setelah dicerna oleh enzim endonuklease akan menghasilkan oligonukleotida. Oligonukleotida dipecah oleh fosfodiesterase (exonuclease) menghasilkan mononukleotida (nukleotida). Selanjutnya nukleotidase memecah nukleotida menghasilkan nukleosida dan fosfat inorganik (Pi). Nukleosida sebagian langsung bisa masuk ke dalam sel usus (diserap) dan sebagian dipecah oleh enzim fosforilase (nukleosidase) dalam lumen usus menghasilkan basa purin atau pirimidin dan ribose-1 fosfat. Basa purin akan mengalami oksidasi menjadi asam urat sedangkan pirimidin menjadi β-amino. Dalam hepar nukleosida yang berasal dari makanan akan mengalami hal yang sama, yaitu akan dipecah menjadi basa purin dan pirimidin dan ribose-1 fosfat. Basa purin akan mengalami oksidasi menjadi asam urat sedangkan basa pirimidin menjadi β-amino. Asam urat akan dieksresi keluar tubuh melalui ginjal, sedangkan β-amino dapat diubah menjadi senyawa yang dapat masuk ke “TCA Cycle”.

3.     Boleh dikatakan tidak ada purin dan pirimidin yang berasal dari makanan digabungkan dengan asam nukleat dari jaringan. Dengan demikian purin dan pirimidin termasuk senyawa non esensial (nutritionally non essential).

Rumus bangun dan tata cara pemberian nama basa purin

Adenin = 6-amino purin (adenine)      Hiposantin = 6-oksi purin (hypoxanthine) Guanin = 2-amino-6-oksi purin (Guanine) Santin = 2,6-dioksi purin (xanthine).

Rumus bangun dan tata cara pemberian nama basa pirimidin (pyrimidine)

Sitosin = 2-oksi 4-amino pirimidin, Orotat = 2,4-dioksi 6-karboksil pirimidin Urasil = 2,4 dioksi pirimidin (Uracil),Timin = 2,4-dioksi 5 –metil pirimidin

          Nukleosida (nucleosides)

Apabila ribosa atau deoksi ribosa ditambahkan pada basa nitrogen senyawa yang dihasilkan diberi nama nukleosida (nucleosides). C1 dari ribosa berikatan dengan nitrogen 9 (N9) dari basa purin atau N1 dari pirimidin. Pemberian nama nukleosida purin diberi akhiran osin (osine) dan nama nukleosida pirimidin diberi akhiran idin (idine). Sudah men- jadi kesepakatan, nomer dari basa yang dipakai sebagai acuan dan tanda petik satu ( „ ) diikutkan untuk membedakan dari siklik (bentuk cincin). Apabila tidak disebut pentosanya dalam bentuk ribosa. Untuk menunjukkan bahwa pentosa C2 suatu deoksi ribosa maka ditambahkan huruf d di depan ribosa, kecuali untuk timidin.

Contoh:

Nukleotida (Nucleotides)

Dengan menambahkan satu, dua atau 3 fosfat pada ribosa maka akan menghasilkan suatu nukleotida. Pada umumnya fosfat terikat dengan ikatan ester pada karbon 5‟ ribosa. Apabila ada lebih dari satu fosfat, maka diantara fosfat tersebut terikat dengan anhidrida asam. 3‟-5‟ AMP menunjukkan ikatan ester fosfat pada 3‟ dan 5‟ gugus hidroksil ribosa dari adenosin. 2‟-GMP artinya fosfat terikat dengan ikatan ester pada 2‟ gugus hidroksil dari guanosin.

Contoh : AMP, CDP, dGTP, dTTP, cAMP

 Permasalahan :

1. Apa yang dihasilkan jika suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna?
2. Apa bedanya asam nukleat dan Nukleotida? Dan apa hubungannya asam nukleat dengan DNA?
3. Apa hubungan ATP dan UTP dalam proses reaksi spesifik asam nukleotida?
4. Bagaimana fungsi dan cara kerja pirin serta purimidin dalam asam nukleotida ?