Asam Nukleat, DNA, RNA, Sel, Organel dan Fungsinya

1. 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.

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.

• Basa Purin

Basa purin dengan struktur cincin ganda yaitu Adenin (A) dan Guanin (G) seperti terlihat pada gambar:

           

• Basa pirimidin

dengan struktur cincin tunggal yaitu Timin (T) dan Sitosin (S) seperti terlihat pada gambar:

Basa nitrogen yang terdiri atas purin (Adenin dan Guanin) dan primidin (Timin dan Sitosin) akan membentuk rangkaian senyawa kimia dengan gula pentosa, membentuk nukleosida. Nukleosida bersenyawa dengan gugus fosfat membentuk nukleotida, yang mempunyai bentuk rantai panjang. Nukleotida inilah yang akan menyusun molekul DNA. Satu molekul DNA terdiri dari 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.

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 dibawah ini

Jika diamati, bentuk struktur dari molekul DNA tersebut, sebenarnya merupakan molekul DNA double helix (tangga tali berpilin).

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 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 di bawah ini:

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. Fungsi DNA

            Dari materi yang sudah disampaikan dapat diketahui bahwa DNA merupakan struktur yang sangat kompleks yang tersusun dari polinukleotida. Fungsi atau peranan DNA ini sebenarnya tidak sekadar sebagai pembawa materi genetik, melainkan juga menjalankan fungsi yang sangat kompleks pula, antara lain:

a.      Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.

b.      Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.

c.      Melakukan sintesis protein

d.      Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri (replikasi)

e.      Senyawa heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis senyawa lain

Replikasi DNA

            Replikasi adalah kemampuan DNA untuk dapat menggandakan diri. Proses-proses yang terjadi saat terjadinya replikasi adalah sebagai berikut.

a.      Ikatan hidrogen membuka sehingga kedua pita akan memisah

b.      Pita saling memisah. Basa nitrogen pada masing-masing pita berfungsi sebagai cetakan yang mengatur pengikatan basa komplementer (basa pelengkap) pada pita baru yang dibentuk.

c.      Masing-masing pita lama membentuk pita baru, sehingga menghasilkan dua pita double helix

Proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase, enzim polimerase dan ligase. Replikasi DNA dapat terjadi melalui tiga kemungkinan:

a.     Konservatif

Replikasi konservatif melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk tetap tidak berubah, kemudian digunakan untuk mencetak dua pita double heliks DNA yang baru.

b.      Semikonservatif

Replikasi semikonservatif ini melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk terpisah, kemudian mensintesis pita DNA yang baru dengan cara melengkapi ( komplementasi) pada masing-masing pita DNA induk tersebut.

c.      Dispersif

Dispersif ini melalui cara, yaitu kedua pita double heliks induk terputus membentuk segmen-segmen pita DNA yang baru, kemudian segmen pita DNA induk akan disambung dengan segmen pita DNA baru. Sehingga pada peristiwa ini hasil akhirnya adalah segmen pita DNA induk dengan segmen pita DNA yang baru yang tersebar pada pita double heliks DNA yang terbentuk.

2. RNA

Bahan genetik, selain DNA adalah RNA. Di dalam inti sel makhluk hidup, baik sel prokariotik maupun sel eukariotik terdapat asam nukleat yang berupa DNA dan RNA. Tetapi beberapa virus tidak memiliki DNA, sehingga hanya memiliki RNA saja, maka dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel. RNA merupakan hasil transkripsi dari suatu fragmen DNA, sehingga RNA merupakan polimer yang jauh lebih pendek dibanding DNA.

Struktur RNA

      Molekul RNA mempunyai bentuk yang berbeda dengan DNA. RNA memiliki bentuk pita tunggal dan tidak berpilin. Susunan RNA terdiri atas:

a.      Gugus fosfat

b.      Gula pentosa (gula ribosa)

c.      Basa nitrogen

Basa nitrogen dibedakan menjadi dua jenis

1)     Basa purin yang tersusun dari Adenin (A) dan Guanin (G)

2)     Basa pirimidin yang tersusun dari Sitosin (S) dan Urasil (U)

Basa purin dan pirimidin RNA memiliki rumus kimia yang berbeda dari DNA. Rumus kimia gula pentosa dan basa urasil dari RNA dapat dijelaskan seperti berikut:

Macam dan Fungsi RNA

Menurut peranan dan tempat terdapatnya, RNA dapat dibedakan seperti berikut.

a.     RNA duta (Rnad)

RNA duta disebut juga messenger RNA (mRNA). RNA duta merupakan RNA yang urutan basanya berpasangan dengan salah satu urutan basa rantai DNA.

RNA duta dibentuk oleh DNA di dalam inti sel, fungsi dari RNA duta adalah menyampaikan informasi genetik dalam bentuk kode-kode genetik dalam inti ke ribosom dan sebagai pola cetakan dalam membentuk polipeptida. RNA duta ini dibentuk bila diperlukan dan jika tugasnya selesai, maka akan dihancurkan dalam plasma. Rantai tunggal RNA duta cukup panjang seperti terlihat di bawah ini.

b.    RNA ribosom (rRNA)

RNA ribosom dibentuk oleh DNA dan terdapat di dalam ribosom. Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang RNA duta. Di dalam ribosom molekul rRNA ini mencapai 30-46%.

c.      RNA transfer (tRNA)

RNA transfer dibentuk oleh DNA dan terletak di dalam sitoplasma. RNA transfer berfungsi mengangkut asam-asam amino ke ribosom sesuai dengan kode yang terdapat dalm RNA duta, serta menerjemahkan kode-kode yang dibawa oleh RNA duta.

Dengan adanya penjelasan materi di atas, terdapat perbedaan antara DNA dan RNA. Perbedaan DNA dan RNA dapat dilihat di bawah ini:

No	Objek	DNA	RNA
1	Letak	Inti sel	Inti sel, sitoplasma, ribosom
2	Bentuk	Pita spiral ganda	Pita tunggal
3	Komponen gula	Deoksiribosa	Ribosa
4	Ukuran	Sangat panjang	Pendek
5	Basa nitrogen	Purin : Adenin, Guanin Pirimidin : Sitosin, Timin	Purin : Adenin, Guanin Pirimidin Sitosin, Urasil
6	Kadar	Tidak dipengaruhi oleh kecepatan sintesis protein	Berubah-ubah menurut kecepatan sintesis
7	Fungsi	Mengendalikan faktor keturunan dan sintesis protein	Sintesis protein

   ASAM NUKLEAT

Asam Nukleat (Nucleic acid) merupakan substansi yang sungguh amat sangat  penting. Asam ini terdapat pada hampir setiap sel tubuh kita. Perlu diketahui, tubuh kita tersusun atas ribuan, jutaan bahkan miliaran sel.

Asam nukleat ini terletak dalam kromosom yang ada pada inti sel. Asam nukleat terdiri atas 2 jenis: DNA(Deoxiribo Nucleic Acid) dan RNA(Ribonucleic Acid). Secara umum, keduanya tersusun dari 3 bahan:

1.      Deoxiribose/ gula pentosat

2.      fosfat

3.      Basa nitrogen

Asam nukleat mepunyai fungsi sebagai berikut:

1.Sebagai penentu hereditas (faktor sifat keturunan)

DNA/ADN mempunyai andil sangat besar dalam mewariskan sifat.    Sebab, DNA (juga RNA Genetik) mempunyai “kode khusus” untuk tiap sifat. Misal:

§              Pada manusia kode/gen B (sifatnya dominan) menunjukkan sifat gigi coklat. Sedangkan gigi normal oleh huruf b (resesif)

§              Pada bunga sifat merah dilambangkan dengan M; putih m.

§              Pada Drosophila melanogaster (lalat buah) Cu menunjukkan sayap normal;cu sayap keriput(tak bisa terbang).

2. Sebagai sintesis protein (asam amino)

            Asam nukleat yang tersusun atas basa nitrogen tersebut dapat membentuk protein.

Misal susunan kode pada rantai/pita antisense DNA adalah ATG GGC CTA TCG. Protein yang akan disintesa adalah AUG GGC GUA ACG. Maka asam amino yang dihasilkan adalah AUG menunjukkan kode untuk protein Metionin

GGC adalah Glisin, GUA adalah Valin, ACG adalah Threonin

SEL

   A. Teori Sel

1.      Scleiden dan Schwan : sel merupakan kesatuan struktural

2.      Max Schultze : sel merupakan kesatuan fungsional

3.      Johanes Purkinje : memeberikan istilah protoplasma untuk bahan embrinal dalam telur

4.      Felik Dujardin : bagian cair dari sel (sitoplasma) merupakan bagian penting dari sel

5.      Rudolf Virchow : “Omnis Cellula ex Cellula“ sel merupakan kesatuan reproduksi

6.      Rene Dutrochet : sel merupakan kesatuan pertumbuhan makhluk hidu[

7.      Edmun B.Wilson : sel merupakan kesatuan hereditas

Contoh sel hewan dan sel tumbuhan:



   B. Perbedaan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan beserta fungsinya

Sel Hewan	Sel Tumbuhan	Fungsi
Nukleus	Nukleus	Pengendalian kegiatan vegetatif dan generatif
Mitokondria	Mitokondria	Respirasi Sel/Oksidasi zat makanan
Retikulum Endoplasma	Retikulum Endoplasma	Sintesa dan transpor berbagai substansi kimia
Feroksisom	Badan Mikro/ Feroksisom	Mengandung enzim katalase
Golgi	Diktiosisom	Pembentukan rnzim, zinogen, dan sekresinya
Membran Sel	Membran Sel	Pengendali lalu lintas zat
Lisosom	-	Mengandung enzim hidrolitik
Sentrosom	-	Pembentukan benang gelendong pada waktu pembelahan

MACAM-MACAM ORGANELA SEL DAN FUNGSINYA .

Bagian bagian dari sel disebut organela.setiap oganela mempunyai struktur dan fungsi khusus.


Macam organela dalam sel antara lain :
1.membran sel /membran plasma
Salah satu sifat universal yang dimiliki semua sel adalah adanya membran sel sebagai pembatas luar ,Yang berfungsi sebagai pengatur lalu lintas materi atau pengatur transportasi materi dari luar ke dalam sel maupaun sebaliknya. Setiap membran sel sangat tipis, tebalnya sekitar 10 nm dan hanya mungkin kita lihat dengan mikroskop elektron.struktur membran sel terdiri dari tiga lapisan yaitu protein , lemak ,protein .
Protein yang menyusun membran sel ada duamacam yaitu :
protein perifer/protein ekstrinsik ,yaitu protein yang yang berada permukaan membran sel, baik permukaan dalam maupun permukaan luar memran sel .Protein ini bersifat hidrofilok ,artinya mudah berikatan dengan air ,dan mudah dipisahkan dengan bagian lemak membran.
protein integral /intrinsik ,yaitu protein yang tersimpan, terbenam da;lam molekul lemak membran.protein ini bersifat hidrofobik ,artinya sulit berikatan dengan air.
Lemak pada membran sel berupa fofolipid,yaitu gabungan molekul lemak dan fosfat.fosfat sebagai bagian kepala yang besifat hidofilik dan lipid sebagai bagian ekor yang bersifat hidrofobik.
Selain itu pada membran juga terdapat molekul gula .Molekul gula yang berikatan dengan bagian protein disebut glukoprotein . dan molekul gula yang berikatan dengan bagian lipid/lemak disebuta glukolipid.

2.nukleus/inti sel
Tidak semua sel mempuanyai inti sel yang jelas sebagai sebuah bangunan dalam sel .sel yang mempunyai inti sel dengan jelas disebut sel eukariotik contohnua , sel hewan ,sel tumbuhan, sel jamur dan protista .dan sel yang belum mempunyai sel yang jelas disebut sel prokaiotik,contohnya sel bakteri dan alga biru.umumnya inti sel bebentuk bulat dan letaknya di tengah dan jumlahnya satu.Kecuali pada paramaecium terdapat dua inti yaitu mikronukleus dan makronukleus dan jamur mempunyai inti banyak dalam setiap selnya.
Nukleus mengandung :
matriks nukleoplasma yang terdiri dari air,protein ,ion,enzim dan asam inti,
materi genetik berupa kromosom . Dalam kromosom terkandung DNA dan protein .kromosom dan protein histon ini sengguhnya merupakan materi yang mengambang dalam nukleoplasma.
Membran nukleus , terdiri dari mebran rangkap yaitu membran luar dan membrane dalam.membranluar berhubungan langsung dengan organela retikulum endoplasma dan akhirnya dengan membran sel.
Nukleolus /anak inti
Nukleolus hanya terlihat pada ssat tertentu saja yaitu ketika transkripsi RNA.setelah itu trankripsi RNA nukleolus menghilang.
Fungsi nukleus adalah :
pengendali seluruh kegiatan sel
mengatur pembelahan sel
membawa informasi genetic