Asam nukleat:
Bagaimana Struktur Menyampaikan Informasi
1 Tingkat
Struktur di Asam Nukleat
Asam nukleat dapat dilihat dengan cara yang sama seperti identifikasi struktur primer, sekunder, tersier dan
kuartener protein. Struktur primer asam nukleat adalah urutan basa
di urutan polinukleotida,
dan struktur sekunder adalah konformasi tiga dimensi rantai induk. Struktur tersier adalah spesifikasi supercoiling
dari molekul.
Ada dua jenis utama asam nukleat, DNA (asam
deoksiribonukleat) dan RNA (asam
ribonukleat). Perbedaan penting antara DNA dan RNA
muncul dalam struktur sekunder dan
tersier, dan
sebagainya kita akan menggambarkan fitur struktural terpisah untuk DNA dan RNA. Meskipun tidak ada
dalam struktur asam nukleat langsung analog dengan struktur kuartener protein,
interaksi asam nukleat dengan makromolekul kelas
lain (misalnya protein) untuk bentuk
kompleks mirip
dengan interaksi dari subunit dalam oligomer protein. Satu contoh terkenal adalah asosiasi dari RNA dan protein dalam ribosom (mesin polipeptida yang
menghasilkan sel); lainnya adalah self-assembly (perakitan-diri) dari virus
mosaik tembakau, di mana angin untai asam nukleat melalui mantel silinder subunit protein.
Ringkasan
■ Dua jenis utama dari asam nukleat DNA dan RNA.
■ Dua jenis utama dari asam nukleat DNA dan RNA.
■ Struktur
primer asam nukleat adalah urutan basa. Sekunder struktur adalah konformasi tiga dimensi dari rantai induk. Struktur tersier adalah supercoiling molekul.
2 Struktur kovalen dari polynucleotides
Polimer selalu dapat dipecah menjadi unit yang lebih kecil dan lebih kecil
sampai yang tersisa dengan unit terkecil dari polimer, yang disebut monomer. Monomer asam nukleat adalah nukleotida. Sebuah nukleotida individu terdiri dari tiga bagian-basa nitrogen, gula,
dan asam fosfat residu-semua
dari ikatan kovalen
bersama. Urutan basa dalam asam nukleat DNA
mengandung informasi yang diperlukan untuk menghasilkan urutan
asam amino pada protein sel yang benar.
Basa asam nukleat (juga disebut nukleobasa)
terdiri dari dua jenis-pirimidin
dan purin
(Gambar. 1). Dalam hal ini, dasar kata tidak
merujuk pada suatu senyawa basa,
seperti NaOH, melainkan mengacu pada satu -dua cincin atau nitrogen aromatik majemuk. Tiga basa pirimidin (senyawa cincin tunggal aromatik)-sitosin, timin, dan urasil. Sitosin ditemukan baik dalam RNA dan dalam DNA. Urasil
terjadi hanya pada RNA. Pada DNA, timin adalah menggantikan urasil; timin juga ditemukan pada
sebagian kecil
dalam beberapa bentuk RNA. Dasar
purin umum (senyawa cincin ganda aromatik) adalah adenin dan guanin, yang keduanya ditemukan dalam RNA dan dalam DNA (Gambar. 1). Selain lima basa sering terjadi, ada basa yang "tidak biasa", dengan struktur yang
sedikit berbeda, yang ditemukan terutama,
tetapi tidak eksklusif, di RNA transfer (Gambar. 2). Dalam
banyak kasus, basa adalah dimodifikasi
oleh metilasi.
Gambar. 1. Struktur umum nukleobasa. Struktur
dan pirimidin purin ditampilkan
untuk perbandingan.
Gambar. 2 Struktur
dari beberapa nukleobasa kurang umum. Ketika
hipoksantin
terikat pada gula, senyawa yang sesuai adalah disebut inosin.
terikat pada gula, senyawa yang sesuai adalah disebut inosin.
Nukleosida adalah senyawa yang terdiri dari basa dan gula
kovalen dihubungkan bersama. Ini berbeda dari nukleotida oleh kurang gugus fosfat di strukturnya. Dalam sebuah nukleosida,
basa membentuk hubungan glikosidik dengan gula. Ketika gula
adalah β-D-ribosa,
senyawa yang dihasilkan adalah sebuah
ribonucleoside; ketika gula
adalah β-D-deoksiribosa,
senyawa yang dihasilkan adalah sebuah
deoxyribonucleoside (Gambar. 3). Keterkaitan glikosidik adalah dari karbon C-1 'dari gula dengan nitrogen N-1 dari pirimidin
atau ke nitrogen N-9 purin. Cincin atom basa dan atom karbon dari gula nomor keduanya, dengan jumlah atom gula prima untuk mencegah kebingungan. Perhatikan bahwa gula terhubung dengan nitrogen dalam
kedua kasus (ikatan N-glikosidik).
Gambar. 3 Perbandingan
struktur dari ribonucleoside dan
deoxyribonucleoside. (nukleosida tidak memiliki gugus fosfat dalam strukturnya.)
Ketika asam fosfat mengalami
esterifikasi ke salah satu gugus hidroksil dari gula sebagian nukleosida, sebuah nukleotida terbentuk (Gambar. 4). Sebuah nukleotida adalah nama untuk nukleosida induk, dengan ditambahkan
akhiran-monofosfat; posisi ester fosfat ditentukan dengan
jumlah atom karbon pada gugus
hidroksil yang sangat esterifikasi-misalnya, adenosin
3'-monofosfat atau deoxycytidine 5'-monophosphate.
3'-monofosfat atau deoxycytidine 5'-monophosphate.
Gambar. 4. Struktur dan nama nukleotida yang sering
terjadi. Setiap nukleotida memiliki gugus fosfat dalam
strukturnya. Semua struktur ditampilkan
dalam bentuk yang ada pada pH 7.
5 Nukleotida 'yang paling sering ditemui di alam. Jika penambahan gugus fosfat membentuk hubungan
anhidrida dengan fosfat pertama, yang sesuai nukleosida terbentuk difosfat dan trifosfat. Senyawa ini juga nukleotida.
Polimerisasi nukleotida menimbulkan asam nukleat. Keterkaitan antara monomer asam nukleat melibatkan pembentukan dua ikatan ester fosfat oleh asam. Gugus hidroksil yang asam fosfat teresterifikasi adalah mereka terikat pada 3 'dan 5' karbon residu yang berdekatan. Yang dihasilkan diulang ikatan adalah ikatan 3, '5 '-fosfodiester. Nukleotida residu asam nukleat
diberi nomor 5' dari ujung, yang biasanya membawa gugus fosfat, untuk ujung 3', yang biasanya memiliki gugus hidroksil bebas. Gambar. 5 menunjukkan struktur dari sebuah fragmen dari sebuah rantai RNA. Pada gula- rantai induk fosfat berulang di sepanjang rantai. Fitur yang paling penting dari struktur asam nukleat adalah identitas dasar. Bentuk ringkas struktur dapat ditulis untuk menyampaikan informasi penting ini. Dalam salah satu sistem notasi, huruf tunggal, seperti A, G, C, U, dan T, mewakili individu basa. Garis vertikal menunjukkan posisi dari gugus gula yang individu basa yang melekat, dan garis diagonal melalui huruf P merupakan sebuah ikatan fosfodiester (Gambar. 5). Namun, sistem yang lebih umum dari notasi hanya menggunakan huruf tunggal untuk menunjukkan urutan basa. Bila diperlukan untuk
menunjukkan posisi pada gula dimana gugus fosfat yang terikat, huruf p ditulis di sebelah kiri kode huruf tunggal untuk basa mewakili 5' nukleotida dan ke kanan yang mewakili 3' nukleotida. Sebagai contoh, pA menandakan 5'-adenosin monofosfat (5'-AMP), dan Ap menandakan 3'-AMP. Urutan oligonukleotida yang dapat direpresentasikan sebagai pGpApCpApU atau, bahkan lebih sederhana, sebagai GACAU, dengan dipahami fosfat.
Gambar.
5 Sebuah fragmen rantai RNA.
Bagian dari rantai DNA berbeda dari rantai RNA baru saja dijelaskan hanya pada kenyataan bahwa gula adalah 2'-deoksiribosa
bukan ribosa (Gambar. 6). Di disingkat notasi, deoxyribonucleotide ini ditentukan dengan cara biasa. Kadang-kadang huruf d ditambahkan untuk
menunjukkan residu deoxyribonucleotide;
misalnya, dG
digantikan dengan G, dan analog deoksi dari ribooligonucleotide yang pada paragraf sebelumnya akan d
(GACAT). Namun, mengingat
bahwa urutan
harus mengacu pada DNA karena adanya timin, yang urutan GACAT tidak ambigu dan juga akan menjadi singkatan yang cocok.
Gambar.
6. Bagian dari rantai DNA.
Ringkasan
■ Dua jenis
yang mengandung nitrogen nukleobasa, pirimidin dan purin, bergabung ke gula untuk membentuk nukleosida.
■ gula di DNA adalah deoksiribosa dan ribosa di RNA.
■ Penambahan
gugus fosfat dengan nukleotida menimbulkan nukleotida, yang merupakan monomer asam nukleat.
■ Ketika
nukleotida yang bergabung melalui ikatan fosfodiester, mereka membentuk rantai induk gula fosfat, sehingga
menimbulkan DNA dan RNA.
■ Urutan basa
adalah fitur yang sangat penting dari struktur utama asam nukleat, karena urutan adalah informasi genetik yang akhirnya mengarah ke urutan RNA dan
protein.
Referensi:
Mary
K. Campbell, Shawn O. Farrell (2009)"BIOCHEMISTRY 6th EDITION",
Thomson Higher Education 10 Davis Drive Belmont, CA 94002-3098 USA, ISBN-13:
978-0-495-39041-1
No comments:
Post a Comment